Сайт кафедри  географії ДНУ
Кафедра географії історичного факультету Дніпровського національного університету імені Олеся Гонара     
.
Навігація


Форма входу
    Вітаємо на нашому сайті!

Вах Е. А.

Дальневосточный геологический ин-т ДВО РАН, аспирант.

Научный руководитель: ученый секретарь ДВГИ ДВО РАН, к.г.-м.н. Харитонова Н.А.,

ГЕОХИМИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ И ВОДОВМЕЩАЮЩИХ ПОРОДАХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД ПРИМОРЬЯ

 

Проблема генезиса и особенностей формирования углекислых минеральных вод всегда привлекали пристальное внимание гидрогеохимиков. Для ее решения необходимо выявить основные закономерности изменчивости состава подземных вод в процессе их эволюции и провести оценку степени их взаимодействия с вмещающей минеральной средой. Одним из путей решения данной задачи является исследование вопроса о том насколько профиль распределения редкоземельных элементов (РЗЭ) в воде наследует профиль распределения РЗЭ в водовмещающей породе, а также изучение поведение и фракционирование РЗЭ  в процессе взаимодействия вода-порода. В данной работе изложены первые результаты изучения распределения РЗЭ в водном субстрате и водовмещающих породах двух наиболее крупных месторождений минеральных вод Приморья - «Ласточка» и «Горноводное».

Введение. Интерес в изучении содержаний и характере распределений РЗЭ в природных средах вызван их характерными свойствами (вся группа элементов имеет очень близкий ионный радиус), которые определяют их особую миграционную способность в природных процессах (Henderson, 1984). Изначально, изучение геохимии РЗЭ было сосредоточено, в основном, на исследовании содержания и поведения РЗЭ в высокотемпературных магматических системах и внеземных объектах. Проведенные исследования показали, что все РЗЭ в природных магматических системах находятся в трехвалентном состоянии. Исключение составляет только европий, который (в зависимости от активности кислорода) может находиться и в двухвалентном состоянии. Позднее, с развитием аналитических методов, появилась возможность изучать геохимию РЗЭ в морских осадках и в морской воде, а в последние годы - в поверхностных и подземных водах. Интерес к исследованию РЗЭ в водах связан с тем фактом, что профиль распределения РЗЭ в воде, в целом, повторяет профиль распределения этих элементов в водовмещающих породах, соответственно РЗЭ могут быть использованы для выяснения процессов происхождения и эволюции вод. Кроме того, РЗЭ также могут быть использованы для изучения особенностей процессов выветривания пород и почв (Piper, 1974; Nesbitt, 1979) и эволюции подземных вод (Dupre et.al., 1999; Ingri et.al. 2000) и морских вод (Alibo & Nozaki, 1999; Nozaki et.al., 1999).

На территории Российского Дальнего Востока, в Приморском крае, находится ряд месторождений углекислых минеральных вод, которые уже давно и широко используются в бальнеологических целях. Наиболее значимыми из них являются месторождения «Ласточка» и «Горноводное», гидрогеологическое строение которых и состав минеральных вод хорошо изучен и детально описан в различной литературе (Чудаева и др., 1999; Минеральные воды Дальнего Востока, 1999). Эти месторождения, различающие по геологическому строению и химическому составу вод, были выбраны в качестве эталонных объектов для выявления особенностей фракционирования РЗЭ в водной фазе по отношению к водовмещающим породам в процессе их низкотемпературного, гидротермального изменения, а также оценки возможности применения РЗЭ для реконструкции физико-химических условий формирования подземных вод.

1. Краткая характеристика месторождений минеральных вод.В Приморском крае известна большая группа месторождений холодных углекислых минеральных вод, существенно различающихся по химическому составу и бальнеологическим свойствам. Область их распространения разнообразна. Большинство месторождений минеральных вод расположено от севера к югу относительно Сихотэ-Алинской складчатой области, вкрест простирания ее основных геологических структур.

В северо-западной части Сихотэ-Алинской области, в пределах Нижне-Амурской наложенной кайнозойской депрессии, располагается месторождение «Ласточка», приуроченное к верхней трещиноватой зоне и зоне пересечения двух разнонаправленных систем нарушений в песчаниках юрского возраста. Водовмещающие породы месторождения представлены кварц-полевошпатовым песчаникам, в которых содержится до 30% обломков кислых эффузивов. Вниз по разрезу наблюдается переслаивание крупнозернистых, среднезернистых и мелкозернистых разностей песчаников. Песчаники однородны по минеральному составу и сложены, кварцем, калиевыми полевыми шпатами и плагиоклазами в равных количествах. Акцессорные минералы: циркон, сфен, лейкоксен, анатаз и др. 

Минеральные воды имеют минерализацию 2-5 г/л и содержание свободной углекислоты 1,5-4,0 г/л. Воды гидрокарбонатные, магниево-кальциево-натриевые.

Горноводное месторождение приурочено к системе разрывных нарушений северо-западного простирания в пределах Солонцовой вулкано-магматической структуре (Чудаева и др., 1996). Субмеридиональные и северо-восточные секущие нарушения протяженностью около 15 км, контролируют заложение долины р. Солонцовой. В пределах месторождения распространены пресные и минеральные подземные воды, находящиеся в тесной динамической взаимосвязи.

Состав водовмещающих пород на участках месторождения не имеет ярких отличий. В основном это псаммитовые литокристаллокластические туфы риолитов с вкрапленниками пирита и пирротина (5-7%). Минералогический состав туфов: обломки пород – 45%, плагиоклаз – 20%, кварц – 10%, калиевый полевой шпат – 8%, риолит – 8%. Акцессорные минералы (3%): циркон, ксенотим, апатит, монацит, лейкоксен, рутил. Вторичные минералы: серицит -10-15%, кварц – 20-25%, хлорит – 8%.

Минеральные воды месторождения имеют минерализацию до 3 г/л гидрокарбонатные кальциевые, магниево-кальциевые, натриево-кальциевые.

2. Особенности распределения РЗЭ в водовмещающих породах и подземных водах.Для изучения геохимии РЗЭ в породах и подземных водах месторождений был отобран каменный и водный материал из скважин, пробуренных на этих объектах, до глубины 100 м, с интервалом отбора проб в 5 метров. Исследования содержаний РЗЭ в породах и водах проводилось методами ИСП-МС, ИСП-АЭС и МС.

Анализ полученных данных показывает, что минеральные воды и водовмещающие породы  месторождения «Горноводное» обогащены РЗЭ, однако, в породах отмечается преобладание в легких РЗЭ над тяжелыми, c (La/Yb)n = 1.3-1.9, в то время как в водах содержание тяжелых РЗЭ значительно превышает легких (HREE=8420> LREE =2230). Соотношение между легкими и тяжелыми содержаниями в породе изменяются с глубиной. Профили РЗЭ в подземных минеральных водах Горноводное являются сглаженными, в то время как в породах ясно видна положительная Еu аномалия и отрицательная Се аномалия. 

РЗЭ горновод пор и вод

Рис.1. Профиль распределения РЗЭ в породах по глубине  и в подземных водах

месторождения минеральных вод «Горноводное»

 

Самые высокие содержания РЗЭ месторождения минеральных вод «Ласточка» приурочены к верхнему горизонту профиля, в котором залегают выветреллые песчаники. Содержания РЗЭ в образце с глубины 15 м (выветреллые породы) почти в 4 раза больше, чем образец на глубине (80м) (невыветреллые породы). Кроме того, все образцы породы обогащены легкими РЗЭ и обеднены тяжелыми РЗЭ c (La/Yb)n = 1.4-2.76. Соотношение между легкими и тяжелыми содержаниями в породе изменяются с глубиной.Установлено, что высокие содержания легких РЗЭ в осадочных породах обусловлены их высокими концентрациями в монаците и глинистых минералах, в то время как, концентрирование тяжелых РЗЭ происходит преимущественно в цирконе и гранате, которые содержатся в породе в малых количествах.

Исследование подземных вод месторождения Ласточка показало, что концентрации РЗЭ в подземных водах незначительны и составляют 0,83 ppb и 0,97 ppb для углекислых вод и пресных вод, соответственно. Все исследованные подземные воды обогащены средними и тяжелыми РЗЭ, в то время как водовмещающие породы деплетированы этими элементами. Определение форм нахождения РЗЭ в водной фазе показало, что основная часть РЗЭ находится в данных водах в виде бикарбонатного комплекса. Обогащение водной фазы тяжелыми РЗЭ в сравнении с водовмещающими породами вызвано, вероятно, предпочтительным выщелачиванием тяжелых РЗЭ из пород в процессе взаимодействия вода-порода. Возможно также, что большая часть легких РЗЭ переносится в подземных водах в виде коллоидной фазы. Се аномалия очевидна не видна в исследованных водах, хотя расчет отношения Се/Се* показывает сильно отрицательные значения, равные соответственно -0,59 и -0,18 для минеральных углекислых и пресных вод. На графике отчетливо наблюдается положительная европиевая аномалия, отношение Eu/Eu* показывает 1,17 для минеральных углекислых вод и 0,94 для пресных вод. Полученные данные хорошо согласуются с результатами исследования подземных вод выполненных Шандом с соавторами (Shand et.al., 2004). В соответствии с литературными данными (Nelson et.al., 2004)  положительная европиевая аномалия в воде может являться следствием двух процессов: либо присутствием в водовмещающих породах минеральных фаз обогащенных данным элементом, либо Eu аномалия свидетельствует о более восстановительной обстановке формирования данных вод. В нашем случае положительная аномалия европия, скорее всего, вызвана сильным растворением альбита в процессе взаимодействия вода-порода и перевода европия в водную фазу.

Заключение. На основании полученных данных по изучению особенностей распределения РЗЭ в горных породах и подземных водах рассматриваемых месторождений минеральных вод Приморья можно сделать следующие выводы:

1. Углекислые минеральные воды Приморья не наследуют черты РЗЭ в водовмещающей породе.

2. Основные закономерности накопления РЗЭ в минеральных водах в системе вода-порода определяются особенностями минерального состава водовмещающих горных пород и степенью их гидротермального преобразования, а также фракционированием РЗЭ в процессе взаимодействия вода-порода-газ.

Рис.2. Характеристика изменений концентраций РЗЭ для месторождений

минеральных вод «Ласточка».


Новини


  Погода

  Партнеры

  Реклама

  Календарь

  Погода

.
Кафедра географії, історичний факультет Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара (106 Географія, 242 Туризм, 014.07 Середня освіта (Географія))
© 2006-2019. Поширення матеріалів сайту дозволяється за умови посилання на www.ggf-dnu.org.ua
© Розроблення та підтримка сайту - Гаврюшин Олександр (admin@ggf-dnu.org.ua)