книги из ГПНТБ / Материалы к Совещанию по геохимии гипергенеза, ноябрь 1964 г. (тезисы докладов)

С е к ц и я III

ГИДРОГЕОХИМИЯ

Г. В. БОГОМОЛОВ

ГИДРОХИМИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ТЕРРИТОРИИ БССР И ЕЕ СВЯЗЬ С ГЕОСТРУКТУРАМИ

Распределение различных типов подземных вод на территории БССР обусловлено длительной историей гео­ логического развития отдельных регионов, а также гидро­ динамикой подземных вод.

В пределах Белорусского массива распространены преимущественно пресные воды гидрокарбонатно-каль- циевого типа с общей минерализацией не более 0,5 г/л. Они заполняют не только всю толщу рыхлых отложений, но и трещины изверженных пород. Мощность зоны прес­ ных вод обусловливается глубинами залегания кристал­ лических пород и определяется также рядом других есте­ ственноисторических факторов.

При движении от массива на восток, запад, юг и се­ вер пресные воды сменяются минерализованными. На склонах массива мощность зоны минерализованных вод незначительна по сравнению с депрессиями.

Мощность зоны различных типов подземных вод обу­ словливает степень гидродинамического и гидрохимиче­ ского воздействия подземных вод на развитие геологиче­ ских и геохимических процессов в земной коре.

Лаборатория геохимических проблем АН БССР

Ю. Ю. БУГЕЛЬСКИЙ

КВОПРОСУ О ФОРМАХ МИГРАЦИИ НИКЕЛЯ

ВПРИРОДНЫХ ВОДАХ

На ряде силикатно-никелевых месторождений Сред­ него Урала проводились гидрогеохимические исследова­ ния. Опробовались подземные воды различных горизон­ тов, а также воды и донные отложения поверхностных

120

водотоков. Из продуктов древней коры выветривания и современных элювиально-делювиальных отложений вы­ теснялись поровые растворы. В отобранных пробах ра­ циональными методами определялись различные формы миграции никеля и качественный состав растворенного органического вещества.

Проведенные лабораторные исследования показали, что миграция никеля в природных водах происходит как во взвешенном, так и в воднорастворимом состояниях. Миграция в растворенном состоянии осуществляется в ионной, коллоидной и органо-минеральной формах. По­ следние две нередко играют ведущую роль в гиперген­ ной миграции никеля. Образованию подвижных никельорганических соединений способствует наличие в природ­ ных водах гумусовых веществ.

Преобразование органического вещества под воздей­ ствием гидрогеологических, физико-химических и биохи­ мических факторов приводит к его выпадению из раст­ вора совместно с никелем.

В зависимости от того, с какими видами органическо­ го вещества связан никель, миграция никельорганических соединений будет приводить либо к рассеянию его в природных водах, либо к накоплению в водовмещающих породах.

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии АН СССР

Г. А. ГОЛЕВА

ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ЗАДАЧИ ГЛУБИННЫХ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОИСКОВ

СКРЫТОГО ОРУДЕНЕНИЯ

В настоящее время с помощью глубинных,гидрогеохи­ мических исследований в комплексе с другими глубин­ ными геохимическими и геофизическими методами успеш­ но выявляются: погребенные под мощным (более 100 м) рыхлым покровом рудоконтролирующие разломы и ин­ трузии; гидротермально-измененные породы; рудовмеща­ ющие, обогащенные рудными компонентами комплексы

121

гидрогеохимических исследований рудных месторожде­ ний нуждаются в широкой проверке на практике в раз­ личных геологических районах. Наиболее слабо в настоя­ щее время изучены водные ореолы рассеяния скрытых рудных месторождений в платформенных областях и краевых прогибах.

Опыт изучения водных ореолов рассеяния скрытых рудных месторождений Урала, Рудного Алтая, Малого Кавказа, Забайкалья и Приморья свидетельствует о воз­ можности обнаружения рудных тел, залегающих значи­ тельно ниже местных базисов эрозии в бескислородной или восстановительной обстановке. В расчлененных гор­ носкладчатых областях они образуют водные ореолы рассеяния открытого типа, в то время как в равнинных платформенных и предгорных слаборасчлененных райо­ нах преобладают водные ореолы закрытого типа, не про­ являющиеся на поверхности земли.

На базе обобщения большого материала по водным ореолам рассеяния скрытых медноколчедановых, поли­ металлических и молибденовых месторождений рассмат­ риваются условия формирования рудных гидрохимиче­ ских аномалий, их зональность и методика выделения перспективных рудоносных участков.

Наиболее важными вопросами дальнейшей разработ­ ки глубинных гидрогеохимических поисков являются: изучение водных ореолов рассеяния и разработка мето­ дики гидрогеохимических поисков скрытого оруденения экзогенного типа; усовершенствование методики интер­ претации гидрохимических аномалий скрытых рудных тел в сложных геологических районах; разработка методики гидрогеохимических поисков новых слабоизученных ти­ пов скрытых месторождений (золоторудных, редкоме­ тальных, ртутно-сурьмяных и др.); усовершенствование методики полевого концентрирования и анализа основ­ ных поисковых компонентов в природных водах; изуче­ ние форм миграции главнейших поисковых гидрохимиче­ ских признаков (молибдена, цинка, меди, свинца, мышь­ яка и др.); усовершенствование техники глубинного гидрогеохимического опробования при поисках скрытых рудных месторождений.

Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии Госгеолкомитета СССР

122

А. Л. ЖУХОВИЦКАЯ, А. А. ЗАМЯТКИНА

С О Д Е Р Ж А Н И Е М И К Р О Э Л Е М Е Н Т О В Т Я Ж Е Л Ы Х М Е Т А Л Л О В

( N i , Со, Ti, M o, Си, А1, РЬ ) В П О В Е Р Х Н О С Т Н Ы Х

И Г Р У Н Т О В Ы Х В О Д А Х П О Л Е С С К О Й Н И З М Е Н Н О С Т И Б С С Р

Природные условия Полесской низменности—равнин- но-зандровый ландшафт, мощный слой перемытых и переотложенных флювиогляциальных и аллювиальных песча­ ных и песчано-глинистых отложений, отсутствие выдер­ жанных водоупорных перекрытий и тесная гидравличе­ ская связь всех водоносных горизонтов четвертичных отложений, широкое развитие болот, торфяников и гу­ мусированных пород — являются основными факторами, определяющими содержание микроэлементов в водах.

В речных водах левых притоков Припяти (Ясельда, Лань, Случь, Скрипица, Бобрик, Птичь, пробы отбира­ лись в летний меженный период 1962 г.) содержится

(в у/л): Ni—0,7—10,0; Со — 0,5—7,0; Ti — 0,5—3,4; Мп— 1,9—104,7; Мо — 0,5—0,9; Си— 1,3—26,1; А1 — 9,1—

—135,9; РЬ — 2,0—12,0.

Вводах правых притоков Припяти (Стырь, Горынь,

Ствига, Уборть, Словечно, Желонь) и в самой Припяти наблюдается большее по сравнению с левыми притока­ ми содержание тяжелых металлов (в у/л): Ni — 0,8—

—11,2; Со — 0,6—9,2; Ti — 0,5—3,3 ; Мп — 15,5—239,7; Мо — 0,5—1,1; Си — 2,4—44,1; А1 — 13,6—113,4; РЬ — 2,8—13,3.

На содержание микроэлементов в водах оказывают существенное влияние гумусовые вещества (гуминовая кислота и фульвокислоты), способствующие большей подвижности элементов в условиях более кислой среды. Вместе с тем известно, что гумусовые вещества болот­ ного происхождения способны образовывать труднораст­ воримые комплексные органо-минеральные соединения, выпадающие из воды. Заметное влияние на содержание микроэлементов тяжелых металлов в водах оказывает производственная деятельность человека.

Содержание тяжелых металлов в грунтовых водах Полесской низменности близко к содержанию их в реч­ ных водах (в у/ л) : Ni — 0,6—20,6; Со — 0,7—4,0; Ti — 0,5—2,4; М п— 1,4—70,0; Си— 2,7—59,0; А1 — 7,6—135,0; РЬ — 1,2—4,3.

В водах озер (Споровское, Черное, Вулька, Черво-

123

ное, Глинницкое, Зиновето) содержится несколько боль­ ше, чем в реках, Mn, Си, А1 (ву/л): Ni — 4,9—6,4; Со— 1—3,7; Ti — 0,6—2,0; Mn — 10,9—194,0; Mo—0,5— 0,6; Си — 2,0—8,5; А1 —53,0—128,0; Pb — 3,5—8,1.

Лаборатория геохимических проблем АН БССР

А. А. КОЛОДЯЖНАЯ

ЗНАЧЕНИЕ МИНЕРАЛОГИЧЕСКИХ АССОЦИАЦИИ ЗОНЫ ГИПЕРГЕНЕЗА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ГИДРОХИМИИ КАРСТА

Минералогические ассоциации, присутствующие в зоне гипергенеза на контакте рудного тела и вмещающих его карбонатных пород, являются основным и часто единственным признаком, воспроизводящим представле­ ние о гидрохимических условиях, при которых может происходить растворение и выщелачивание, сопутствую­ щие формированию карста.

По своему генезису минералогические образования делятся на три группы: первая, сингенетичная рассма­ триваемому рудному пласту; вторая, связанная с гидро­ термальными процессами, и третья — с гипергенными изменениями. По химическому сродству их можно объ­ единить в следующие группы: окислы, гидроокислы, сили­ каты и алюмосиликаты, сульфиды, сульфаты, карбонаты

ифосфаты. Зная генезис большинства минералов, можно

визвестной мере восстановить палеогидрогеологические условия и определить отношение водной среды к про­ цессу древнего карста.

Наибольший интерес с точки зрения условий образо­ вания карста представляет группа сульфидов (пирит,

марказит, мельниковит, халькопирит, халькозин, ковеллин, борнит), окисление которых приводит к образова­ нию серной кислоты, являющейся энергичным раство­ рителем карбонатных пород. В зоне кислородного выве­ тривания халькозин может переходить в куприт и другие кислородные соединения меди. Наличие этих минералов в условиях развития интенсивных карстовых явлений свидетельствует о передвижении здесь кислых растворов с низкими значениями pH.

Минералы из группы силикатов и алюмосиликатов служат показателями периодически меняющихся значе­ ний pH водной среды — от высоких концентраций (рН = 3,0—3,5), о чем свидетельствует наличие аллофана и

124

каолинита, до щелочных показателей (рН = 7,0—7,5), при которых может сохраняться галлуазит и другие си­ ликаты. Наличие в зоне окисления каломина, хризоколлы, опала, кварца и халцедона свидетельствует о про­ цессах, приводящих к «залечиванию» карста. Присут­ ствие же каолинита и аллофана говорит о наличии кислой среды и о вероятном процессе растворения карбо­

передвижения кислых или подкисленных растворов, спо­ собных к агрессивному воздействию на карбонатные по­ роды путем диффузионного выщелачивания, так как при избыточном увлажнении ярозит может перейти в гидро­ окислы железа, а мелантерит легко раствориться. Гидро­ окислы в основном представлены бёмитом и диаспаром. По отношению к карстовым процессам бни могут быть отнесены к инертным минералам, если не считать мест­ ных явлений метасоматоза, сопутствующих формирова­ нию рудной залежи.

Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве Госстроя СССР'

А. М. КУЗНЕЦОВ

КОНЦЕНТРАЦИЯ БРОМА В ПОДЗЕМНЫХ РАССОЛАХ

Невысокие концентрации брома обнаружены в рас­ солах, образующихся в процессе растворения залежей каменной соли в осадочных образованиях разного воз­ раста. Рассолы близки к насыщению по хлористому на­ трию. Концентрации брома в водной фазе соответствуют количеству его в растворенной твердой соли. Содержа­ ние брома в растворе невелико, менее 100 мг/л, бромхлорный коэффициент, Вг • 103: С1, около 0,5.

Значительные концентрации брома обнаружены в рассолах, содержащих хлориды кальция и магния, и тем в больших количествах, чем выше содержание этих солей. Растворы ненасыщены по хлористому натрию.

Концентрация брома в растворе достигает 3000 мг/л и более. При содержании брома менее 500 мг/л его ко­ личество подчинено линейной зависимости от концентра­ ции хлора. Большие концентрации брома симбатны чис­

125

ленному отношению количества хлоридов двухвалентных металлов к концентрации хлорида натрия. Значение бромхлорного коэффициента в этих рассолах изменяется от 1 до 24.

Значительное накопление брома в водной фазе обус­ ловлено растворением рассеянных в породах кристаллов галита, богатых изоморфной примесью бромида, и на­ кладывающимися на этот процесс реакциями катионного обмена между раствором и терригенным веществом оса­ дочных толщ. Состав формирующихся рассолов изменя­ ется в сторону образования более растворимых, энерге­ тически более выгодных солевых комбинаций.

Пермский государственный университет

А. П. ЛАВРОВ

ГИДРОХИМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОДЗЕМНОГО СТОКА В ГИПЕРГЕННЫХ ПРОЦЕССАХ

ОБЛАСТИ ИЗБЫТОЧНОГО УВЛАЖНЕНИЯ

В результате подземного стока от водораздельных площадей к рекам происходит выщелачивание горных пород, перенос растворенных веществ и их перераспре­ деление в зонах дренирования.

В условиях избыточного увлажнения выносимые в реки вещества ионного стока относятся к гидрокарбо­ натному классу минерализации. Вынос кальция в отдель­ ные реки достигает 0,05—2,3 кг!сек (1,6—72,0 тыс. т в год). Много выносится железа, в основном окисного, частично закисного. В общих чертах вынос суммарного

0,2—5,0 кг)сек в половодье, до 1,0—18,0 кг/сек в межень. Для бассейна Припяти это соответствует средней вели­ чине химической денудации около 300—380 тыс. т в год или среднему химическому модулю стока приблизи­ тельно >0,1 ajсек с 1 км2.

Процесс промывания метеорными водами водовме­ щающих отложений наиболее интенсивно происходит до границы пресных вод {Мобш <1,5—1,0 г/л), что по гид­ родинамическим условиям соответствует зоне дрениро­ вания гидрографической сетью. Глубина этой зоны до­

126

направлении к склонам Московской (Витебско-Вал­ дайской) впадины до 200—150 м и частично меньше

(D3- D 2).

Расчленение суммарного подземного стока в реки на сток из отдельных водоносных горизонтов открывает пер­ спективу для оценки степени интенсивности химической денудации в зависимости от геологических факторов — закрытости, глубины, водопроводимости и т. д. — и от гидравлических градиентов в потоках, видоизменяющих­ ся в пространстве и во времени под воздействием ин­ фильтрации на путях от областей питания к областям разгрузки.

Установлена закономерность нарастания общей мине­ рализации подземных вод по мере убывания показате­ лей промывания с глубиной (результат замещения и разбавления более минерализованных древних вод вадозными водами) как в зоне интенсивного водообмена, так и особенно при переходе к зоне замедленного водо­ обмена. Эта закономерность имеет свои особенности на Белорусском массиве, на седловинах (Латвийской, По­ лесской) и в тектонических впадинах (Московской, Припятской, Брестской, Балтийской).

Вертикальные и горизонтальные передвижения под­ земных вод, происходящие в процессе круговорота воды, связанное с этим взаимодействие различных типов вод и пород и их взаимопревращения являются одним из основных агентов гипергенных процессов в верхней ча­ сти земной коры.

Различия геологических и гидрогеохимических условий зоны интенсивного водообмена обусловливают не только локальные (внутрибассейновые) изменения химического стока в реки, но и формирование эпигенетических жид­ ких (водных) ореолов рассеяния. Наиболее отчетливо они фиксируются по граничным условиям подземных по­ токов у речных русел как аномалии нормального гидро­ химического фона. Гидрохимический фон характеризу­ ется тем, что в межень соотношение химического стока подземных и поверхностных вод равно 0,8—1,1, т. е. реч­ ные русла по сути заполнены подземными водами сред­ него для всех дренируемых горизонтов состава, в то время как в половодье это соотношение возрастает в

127

6—12 раз за счет сноса растворенных веществ водами поверхностного (склонового) стока.

По данным анализа подземного стока на территории Белоруссии вырисовываются очаги миграции и разгруз­ ки подземных вод седиментационного происхождения, приобретающих в районах развития галогенных и руд­ ных ореолов вид естественных жидких ореолов и пото­ ков рассеяния, например ионов хлора (до 13 г/л) и же­ леза (до 38 мг/л). По последнему компоненту прогнози­ руются источники минерального питания, имеющие поисковое значение на железные руды.

Геологический институт Госгеолкомитета СССР, г. Минск

Г. А. МАКСИМОВИЧ

П О Д В И Ж Н О С Т Ь Э Л Е М Е Н Т О В О С Н О В Н Ы Х Т И П О В К А Р С Т А

* В Р А З Л И Ч Н Ы Х Г Е О Г Р А Ф И Ч Е С К И Х З О Н А Х

Наиболее изучен карст карбонатных отложений, зна­ чительно меньше — карст гипсов и очень слабо карст соли. По А. И. Перельману, они образуют карбонатно­ кальциевый, сульфатный и хлоридный процессы. В со­ ответствии с растворимостью при наличии достаточного количества вод наиболее интенсивно протекает хлорид­ ный, затем сульфатный и наименее интенсивно карбо­ натно-кальциевый процессы.

Подвижность химических элементов количественно может быть показана подземной химической или карсто­ вой денудацией, показателем современной активности карста Н. В. Родионова, градиентом выщелачивания. По величине активности карста за тысячелетие выделяется семь классов активности. Первые классы характерны для хлоридного и сульфатного, третий и последующие — для карбонатно-кальциевого процессов.

Немногочисленные подсчеты карстовой денудации по­ казывают зависимость ее интенсивности от климатиче­ ских условий и прежде всего от водного баланса зоны гипергенеза.

Пермский государственный университет

128

П. В. ОСТЛПЕНЯ

Д И Н А М И К А Ж Е Л Е З А В П Р И Р О Д Н Ы Х

В О Д А Х Б С С Р

На территории БССР водоснабжение в основном осу­ ществляется за счет подземных вод. Здесь широко рас­ пространены торфяники и гумусированные породы. Воды, находящиеся в радиусе влияния торфяников, обо­ гащаются за их счет органическими веществами, в том числе и железоорганическими соединениями. Влияние торфяников в большей степени прослеживается на водах четвертичных отложений, хотя нередко это влияние на­ блюдается и в водах коренных отложений.

Для водоносных горизонтов, контактирующих с тор­ фяниками, характерно преобладание восстановительных процессов, которые играют большую роль в формирова­ нии их состава. Биохимический процесс восстановления нитратов, сульфатов сопровождается обогащением воды углекислотой, которая растворяет железо водовмещаю­ щих пород, а также способствует удержанию его в рас­ творе. В результате этого содержание железа в подзем­

приводит к нарушению существующего ранее гидроста­ тического равновесия между отдельными горизонтами и, как следствие этого, к изменению химического состава воды.

Свыше 50% буровых скважин, эксплуатирующих го­ ризонты четвертичных отложений, дают воду с повышен­ ным содержанием железа, в связи с чем необходимо обезжелезивание подземных вод. Процесс обезжелезивания вод, находящихся в сфере влияния торфяников, значительно усложняется тем, что органические соедине­ ния гумусовой природы, присутствующие в таких водах, играя роль защитных коллоидов, замедляют процесс ко­ агуляции образующейся гидроокиси железа.

Белорусский научно-исследовательский санитарно-гигиенический институт