Геохимические ореолы в природных водах Яман-Касинского медно-колчеданного месторождения

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГ БОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

Геохимические ореолы в природных водах Яман-Касинского медно-колчеданного месторождения

Черняхов В.Б., Калинина О.Н.

Геохимические методы поисков в Медногорском рудном районе сталкиваются с проблемой отсутствия эталонных объектов, так необходимых для интерпретации результатов полевых работ.

К эталонным объектам следует отнести Яман-Касинское медно-колчеданное месторождение, расположенное к юго-востоку от основного месторождения района - Блявинского.

Одним из положительно зарекомендовавших себя поисковых методов в этом районе является гидрогеохимический.

Ниже рассматриваются результаты гидрогеохимических исследований на Яман-Касинском медно-колчеданном месторождении.

Гидрогеологические условия участка Яман-Касинского месторождения и Блявинской синклинали в целом способствовали формированию здесь слабоминерализованных гидрокарбонатных вод. Встречающиеся на месторождении сильноминерализованные сульфатные воды распространены локально и связаны непосредственно с зоной окисления рудного тела.

В водах рассматриваемого участка за пределами рудного тела средние содержания макрокомпонентов достигают следующих значений: НСО₃-- -- 120,1 мг/л; SО₄^2-- -- 21,4; Cl-- --20,0; Na⁺ -- 31,7; Са²⁺ -- 32,8; Mg²⁺ -- 31,7 мг/л. Общая минерализация -- 255,98 мг/л. Величина рН в водах района составляет в среднем 7,4 (6,4--8,4). Величина общей энтропии Н_т этих вод составляет 0,83, что свидетельствует о смешанном характере вод, в которых четко не выявляется направленность гидрогеохимического процесса. Величина энтропии, вычисленная для катионов, составляет 0,68 за счет преобладания иона Са, а для анионов Н_т = 0,88.

Содержание рудных элементов в этих фоновых водах близко к порогу чувствительности анализа. Формула солевого состава вод, по Курлову, следующая:

;

В центральной, рудоносной части участка благодаря широкому развитию зон дробления субмеридионального направления и близко расположенной глубоковрезанной дрёны -- долины реки Блявы, имеющей субширотное направление, формируется водный поток юго-юго-западного направления. Рудное тело, а также экзогенные и эндогенные ореолы находятся в центральной части этого потока. Рудное тело месторождения слепое и расположено ниже уровня грунтовых вод. Благодаря электрохимическому растворению, микробиологическим процессам и начавшемуся, хотя и слабому, окислению сульфидных минералов (пирита и др.) в подземных водах, взаимодействующих с рудным телом и геохимическими ореолами, существенно повышается содержание как макро-, так и микроэлементов. Этому способствует и высокая скорость циркуляции трещинно-жильных вод. Состав вод становится сульфатным.

Формула Курлова для этих вод

;

Содержание и поведение макро- и микрокомпонентов в водах рассматриваемого участка характеризуются следующими особенностями.

Рассматривая содержание макрокомпонентов в водах участка, можно отметить, что наибольшее значение из катионов отмечается у Са²⁺. Абсолютные величины его колеблются в пределах 6-65 мг/л, максимальные значения (65 мг/л) свойственны центральной рудоносной части участка. С глубиной содержание Са²⁺ и других катионов возрастает.

Содержание Mg²⁺ в водах месторождения имеет существенно меньшее значение и равно 4-45 мг/л. Наибольшие величины также свойственны центральной рудоносной части участка.

Содержание Na⁺+K⁺ в водах участка колеблется в пределах 6--95 мг/л. На распределении этих компонентов в значительной мере сказываются смена различных по основности пород, в частности, диабазов и дацитовых порфиров, а также степень проявления гидротермально-метасоматических процессов в последних (серицитизация и т. д.). В центральной рудоносной части участка содержание Na⁺ + K⁺ возрастает в 15 раз.

Содержание НСО₃-иона в водах участка равно 12-281 мг/л. Четкие закономерности в распределении этого аниона установить трудно. Отметим лишь, что в общем балансе анионов его доля существенно уменьшается именно в центральной рудоносной зоне участка.

Содержание С1-иона в водах также колеблется в широких пределах от 7 до 38 мг/л. Наблюдается некоторое увеличение абсолютного количества этого аниона и доли его в общем балансе непосредственно вблизи контура сульфатных вод. Создается своеобразное кольцо вод с повышенным содержанием Cl-иона вокруг рудной залежи. Такая же закономерность наблюдается и на других колчеданных месторождениях Оренбургского Урала [1].

Содержание SO₄-иона в водах участка колеблется в очень широких пределах от 5 до 285 мг/л. Резкое возрастание в 50 и более раз этого компонента установлено в центральной рудоносной части участка. Рост содержания этого иона в водах служит надежным поисковым признаком медноколчеданных руд в районе. Для Яман-Касинского месторождения поток сульфатных вод ограничен изоконцентрациями 100 и 200 мг/л. Направление последнего юго-юго-западное (рисунок 1). Столь же характерна для вод этого месторождения и повышенная величина отношения SО₄/C1. Для Яман-Касинского месторождения значения этого отношения колеблются в пределах 0,1--28,0. Максимальные его величины свойственны центральной рудоносной части. Величина энтропии Н_т для сульфатных вод составляет 0,82. Однако в анионном составе, где преобладают ионы SО₄, величина энтропии уменьшается до 0,47.

Рисунок 1 - Гидрогеохимическая карта Яман-Касинского месторождения (по материалам В.Ф. Ковалева, А.Р. Воронова и др.) 1 - ореолы Cu с содержанием 30 мкг/л, Zn - 100 мкг/л, pH - 7, SO₄ - 100 мкг/л, SO₄/Cl - 5, М (минерализация) - 300 мкг/л; 2 - ореолы Cu с содержанием 100мкг/л, Zn - 300 мкг/л, pH - 6,5, SO₄ - 200 мкг/л, SO₄/Cl - 10, М - 400 мкг/л; 3 - контур рудного тела; 4- бурожелезняковая зона; 5 - тектонические нарушения

В пределах центральной части участка в водах установлено повышенное содержание Fe. Его появление здесь обусловлено наличием сульфидов (пирита) в коренных породах. Абсолютная величина его содержания равна 4,3 мг/л. Такие содержания Fe отмечены при изучении столь же слабоокисленного месторождения -- Весеннее. О начальных процессах окисления свидетельствует и малая величина отношения окисной и закисной форм железа в рассматриваемых водах [2].

Минерализация (М) вод участка имеет значение 143--477 мг/л. Некоторое увеличение этой величины свойственно центральной рудоносной части участка, с изоконцентрациями 300-400 мг/л (рисунок 1). Процессы, происходящие в районе рудного тела месторождения, обусловили изменение в водах концентрации иона водорода. На общем фоне нейтральных вод (рН = 7,5) наблюдается поток слабокислых вод рН = 6,5 и меньше). Естественно, что под воздействием минерализованных пород в водах существенно изменяется и содержание рудных элементов. Для подземных вод рудоносных районов Орского Урала установлены следующие фоновые значения рудных элементов: Сu -- 6 мкг/л, Zn -- 116, Mo -- 1, As -- 0.4 мкг/л. Для ряда элементов (Pb, Ag и др.) фоновые значения оказались существенно ниже порога чувствительности анализа. В водах Яман-Касинского месторождения содержатся все элементы-индикаторы медноколчеданных месторождений.

Содержание Сu в водах участка колеблется в пределах от неопределенного до 1 200 мкг/л. Центральная рудоносная часть участка оконтуривается изоконцентрациями 30, 100, 300 1000 мкг/л (рисунок 1). Максимальное значение Сu свойственно центральной части потока, К_а равен 240. Ореол Сu в водах месторождения относится к высокоаномальным. Столь же значительный рост концентраций в водах месторождений отмечался выше для SO₄-иона. Для таких вод характерна значимая положительная корреляция между SО₄ и Сu. Источником Сu в водах Яман-Касинского месторождения является халькопирит.

Активной миграции Сu способствует нейтральный фон водовмещающей среды. Основными формами миграции меди при указанной величине рН являются хлоридные, сульфатные и гидрокарбонатные комплексы. Описываемый ореол Сu в водах месторождения имеет размеры 0,3Ч0,8 км. Площадь ореола равна 0,2 км² и существенно превышает как размеры рудного поля, так и эндогенного ореола. Направление ореола, точнее потока, как уже указывалось выше, юго-юго-западное. Протяженность потока Сu, видимо, следует связать со слабым метаморфизмом вод за счет осаждения, соосаждения, сорбции и т. д. Среди основных осадителей меди следует отметить гидроокислы, в частности, железа. Однако высокое содержание в водах SO₄-иона значительно снижает поглотительную емкость гидроокислов [3].

Концентрация Zn в водах месторождения достигает величины 2200 мкг/л при фоне по участку -- от неопределенных до 10 мкг/л. Коэффициент аномальности этого элемента, судя по параметрам его распределения в водах рудоносных районов Орского Урала, ограничен величиной 22. Основным источником Zn в водах месторождения Яман-Касы является сфалерит. Отношение абсолютных значений Zn и Сu в водах участка равно 2. Форма миграции и характер поведения Zn в водах месторождения во многом аналогичны Сu. Морфология и размеры их ореолов близки (рисунок 1). Однако размеры потока Zn несколько сужены, что, видимо, обусловлено теми же причинами, которые сказались и на абсолютном содержании Zn.

Свинец менее распространен в водах месторождения. Источником его является редко встречаемый галенит и ряд гипергенно-преобразованных минералов. Встречаемость последних на месторождениях крайне редкая. Абсолютное содержание свинца в рудах месторождения ниже Zn в 200 раз, Сu -- в 100 раз. Малое содержание Рb в исходных рудах (ореолах), ограниченная миграционная способность элемента обусловили характер его распределения в водах на участке. Значимые величины Рb в водах_ч установлены только в отдельных точках вблизи рудного тела. Содержание свинца в них равно 0,1 мг/л.

Мышьяк, как и свинец, редко встречается в водах месторождения. Основным источником его являются арсенопирит и изоморфные примеси в пирите. Однако абсолютные содержания As в рудах и эндогенном ореоле месторождения ничтожно мало. В водах As мигрирует преимущественно в форме мышьяковистой кислоты. Максимальная концентрация этого элемента в водах на участке не превышает 0,5 мкг/л, т. е. близка к фоновому значению для рудоносных толщ.

Содержание Мо в водах месторождения также низкое. В рудах месторождения и геохимических ореолов в коренных породах содержание Мо близко к фоновому. Спектральным анализом при чувствительности 0.1Ч10^-3 % он обнаруживается не более чем в 50 % проб. Mo обнаружен в породообразующих и сульфидных минералах. Анионогенные свойства элемента обусловливают его высокую миграционную способность, что приводит к повышенному содержанию Мо (так же As) в водах степной зоны в условиях безрудных участков. На участке Яман-Касинского месторождения абсолютные содержания Мо в водах колеблются в пределах 2-5 мкг/л при фоне 1 мкг/л, т. е. коэффициент аномальности достигает величины 5. Закономерностей в распределении Мо в водах относительно рудного тела не установлено.

Другие элементы-индикаторы медно-колчеданных месторождений (Ва, Со и др.), в связи с низким содержанием в исходных породах данного месторождения, ограниченной миграционной способностью, низкой чувствительностью химического анализа в водах участка Яман-Касы не обнаружены.

гидрогеологический гидрокарбонатный вода рудный

Список использованной литературы

1. Черняхов, В.Б. Гидрогеохимическая характеристика трещинных вод на участках экологически опасных меднорудных объектов Оренбургской области // Проблемы геоэкологии Южного Урала: материалы Всерос. научно-практ. конференции, г. Оренбург, 7-8 окт. 2003 г. / ред. В.Л. Морозов. - Оренбург: ОГУ, 2003. - 200 с - ISBN 5-7410-0475-3. - С. 190-192

2. Сивохип, Ж.Т. Оценка геоэкологического состояния естественных выходов подземных вод Оренбургской области // материалы 2-ой международной конференции по наукам о Земле. Новосибирск, 2004. - С. 154-155

3. Самарина, В.С. К проблеме экологии подземных вод Оренбургской области // Современные проблемы геоэкологии. Спб, СпбГИ, 1996. - С. 121-125

Размещено на Allbest.ru