Geum.ru

С. В. Борзенко Институт природных ресурсов, экологии и криологии со ран, Чита, Россия

Вид материалаДокументы

Содержание


N.V. Serebrennikova
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


Примечание: определения полного химического состава гидротерм выполнены в Аналитическом Центре ИВиС ДВО РАН, аналитики О.В. Шульга и С.В. Сергеева. Пробы №№ 2 - 5 – гидротермальные растворы, разгружающиеся на термальных полях (ВПП – Восточно-Паужетское, ВхПП – Верхне-Паужетское, НТП – Нижне-Паужетское), №№ 6, 7 - глубинные гидротермы из скважин.


Искусственные отложения кремнезема имеют слоистую структуру: верхний горизонт мощностью до 10 см представлен плотными жесткими «гейзеритами», ниже по разрезу осадки состоят из неоднородных рыхлых или жестких прослоев, включают линзы песка и переотложенной крошки «гейзеритов», захороненные древесные и растительные остатки, пленки-сообщества термофильных микроорганизмов. Химический состав отложений также неоднородный как по простиранию, так и в вертикальных разрезах (табл. 2). Верхние слои отличаются более высокими концентрациями Au, но в целом вся толща содержит Au, Ag, B и др. элементы на порядок и выше фоновых значений для гидротермально измененных пород района.

Таблица 2

Химический состав искусственных отложений кремнезема, образующихся на изливе из скважины
R-120 Паужетского геотермального месторождения

Химические

компоненты
R-120

/05-1a
R-120

/05-1б
R-120

/05-1в
R-120

/05-3а
R-120

/05-3б
R-120

/05-3в
R-120

/05-4
R-120

/05-5

расстояние от устья скважины, м

50
50
50
150
150
150
200
250

глубина отбора, см

25-40
15-25
0-15
20-25
5-20
0-5
0-10
0-10

содержание, %

SiO2
81,44
87,60
80,06
86,58
86,70
86,72
79,75
86,70

TiO2
0,17
0,02
0,14
0,002
0,003
0,001
0,14
0,02

Al2O3
4,29
1,52
5,09
0,94
1,08
1,90
3,55
1,47

Fe2O3
1,11
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0

FeO
1,15
0,88
1,52
1,15
0,66
0,60
1,52
0,50

MnO
0,16
0,15
0,15
0,14
0,15
0,14
0,14
0,14

MgO
0,67
0,08
0,52
0,05
0,05
0,06
0,33
0,09

CaO
1,51
0,62
1,62
0,42
0,61
0,59
1,30
0,59

Na2O
0,73
0,56
0,94
0,27
0,59
0,50
0,84
0,62

K2O
0,38
0,24
0,59
0,12
0,14
0,28
0,33
0,24

H2O-
2,98
3,32
3,03
4,55
4,12
3,68
4,42
3,34

ппп
5,43
4,78
5,91
5,51
5,56
5,45
7,44
6,53

Сумма
100,02
99,77
99,57
99,74
99,66
99,93
99,79
100,25

Au, г/т
0,026
0,062
0,057
0,0034
0,0057
0,042
0,024
0,008

Ag, 10-3%
0,4
0,4
0,3
0,015
0,04
0,2
0,2
0,05

B, %
0,2
0,3
0,15
0,8
0,5
0,2
0,3
0,5


Примечание: определения химического состава кремнистых осадков выполнены в Аналитическом Центре ИВиС ДВО РАН, аналитик В.В. Дунин-Барковская; содержания Au – атомно-абсорбционным методом в Институте геохимии СО РАН, аналитик Г.И. Щербакова; Ag, B – спектральным приближенно-количественным методом, там же, аналитик Н.Е. Смолянская.


Интерес представляет распределение ртути в кремнистых осадках. В целом, содержание Hg не превышает фоновых значений для горных пород: 0.1 - 0.3 х 10-6 % [6]. Но непосредственно на изливе термальной воды из скважин Hg образует высокие концентрации в осадках и наблюдается тенденция снижения концентраций от верхних к нижним слоям и по простиранию толщи (табл. 3). Отдельные относительно высокие содержания Hg в нижних слоях и на удалении от скважин могут быть связаны с наличием органического вещества, участвующего в сорбции ртути. Так, на примере полного разреза отложений кремнистых осадков скважины R-120 до глубины 0.9 м ранее были показаны высокие сорбционные свойства торфяника, подстилающего толщу [5].

Таблица 3

Распределение ртути в кремнистых осадках, образующихся на изливе из скважины R-120
Паужетского геотермального месторождения

№№ проб
R-120-1/04-1
R-120-1/04-2
R-120-1/04-3
R-120-1/04-4
R-120-2/04-1
R-120-3/04-1
R-120-4/04-1
R-120-4/04-2

Удаленность от скваж., м
20
20
20
20
70
120
170
170

Глуб. отбора, см
0-5
5-15
15-25
25-30
0-5
0-5
0-5
5-20

Hg, n x 10-7 %
420,0
110,0
53,0
14,0
19,0
3,6
5,2
79,0


Примечание: содержание Hg определено в ИВиС ДВО РАН атомно-флюоресцентным методом с диффузионным разделением, аналитик д.г.-м.н. И.И. Степанов.

Таким образом, на Паужетском, а также Мутновском, Нижне-Кошелевском и др. высокотемпературных геотермальных месторождениях Камчатки при сбросе парогидротерм на дневную поверхность образуются отложения опал-тридимит-кристобалит-халцедонового состава (искусственные «гейзериты»), заполняющие долины временных или постоянных водотоков. Мощность отложений достигает 1.0 м, протяженность 600-700 м при средней ширине 5-10 м, скорость накопления колеблется от 2 до 4 см/год. Эти отложения кремнезема являются своеобразными сложными геохимическими барьерами в связи с накоплением и неравномерным распределением в них и в подстилающем субстрате Au, Ag, Hg, редкоземельных элементов, транспортируемых глубинными водами к дневной поверхности [7]. Искусственные кремнистые осадки также участвуют в изменении аргиллизированных пород и отложении минеральных солей на поверхности геотермальных месторождений. Образование протяженных толщ этих осадков, окремнение и упрочнение залегающих в зоне гипергенеза пород усиливает их водоупорные и теплоизоляционные свойства, что может привести к изменению термодинамических параметров в отдельных блоках месторождения и созданию дополнительных зон кипения растворов. Очевидно, что искусственные отложения кремнезема оказывают определенное влияние на ландшафт и, в целом, на формирование зоны гипергенеза геотермальных месторождений.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 06-05-64689а).


Литература


1. Белоусов В.И., Рычагов С.Н., Фазлуллин С.М. и др. Кремнезем в высокотемпературных гидротермальных системах областей современного вулканизма // Экологическая химия. 1998. Т. 7. Вып. 3 .– С. 200-216.

2. Королева Г.П., Ломоносов И.С., Стефанов Ю.М. Золото и другие рудные элементы в гидротермальной системе // Структура гидротермальной системы. – М.: Наука, 1993. – С. 238-280.

3. Рычагов С.Н., Белоусов В.И., Главатских С.Ф. и др. Северо-Парамуширская гидротермально-магматическая система: характеристика глубокого геологического разреза и модель современного минералорудообразования в ее недрах // Вулканология и сейсмология. 2002. № 4. – С. 3-21.

4. Рычагов С.Н., Главатских С.Ф., Гончаренко О.П. и др. Температурный режим вторичного минералообразования и структура температурного поля в недрах гидротермальной системы вулкана Баранского (о-в Итуруп) // Вулканология и сейсмология. 1994. № 6. – С. 96-112.

5. Рычагов С.Н., Нуждаев А.А., Степанов И.И. поведение ртути в зоне гипергенеза геотермальных месторождений (Южная Камчатка) // Геохимия, 2008 (в печати).

6. Рычагов С.Н., Степанов И.И. Гидротермальная система вулкана Баранского, о-в Итуруп: особенности поведения ртути в недрах // Вулканология и сейсмология. 1994. № 2. – С. 41-52.

7. Структура гидротермальной системы. – М.: Наука, 1993. – 298 с.

8. Ферсман А.Е. Геохимия. – М., Л.: Изд-во АН СССР, 1939. Т. 1-4.

9. Чухров Ф.В. Коллоиды в земной коре. – М.: Изд-во АН СССР, 1955. – 671 с.

10. Rychagov S.N., Boikova I.A., Kalacheva E.G. et al. Artifical Siliceous Sinter Deposits of the Pauzhetsky Geothermal System // Proceedings of Conference on Mineral Extraction from Geothermal Brines. USA, Tucson, Arizona. September, 3-6, 2006. – 4 p.


анализ минерального состава глин доронинского содового озера

Н. В. Серебренникова

Забайкальский государственный гуманитарный педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского, Чита, Россия, nvserebrennikova@academ.chita.ru


analysis of mineral composition of clays OF doronynskoe soda lake

N.V. Serebrennikova

Zabaykalski State Humanitarian Pedagogical University, Chita, Russia,
nvserebrennikova@academ.chita.ru


Изучен минеральный состав глин Доронинского содового озера. Его основу составляют аллотигенные гидрослюда и каолинит. В условиях озера образуются смектиты различной модификации. Отмечается интенсивная трансформация привнесенных компонентов. Распределение глин по акватории озера зависит от гидрохимических параметров водоема.

The mineral structure of clays of Doroninskoe soda lake is investigated. His basis make allotigenetic hydromica and kaolinite. In conditions of lake are formed smektite various updating. Intensive transformation of the introduced components is marked. Clay distribution on water area of lake depends on hydrochemical parameters of the reservoir.


Согласно современным представлениям, минеральный состав глин определяется исходным материалом первичных пород, условиями и процессами среды их образования и преобразования. При значительной контрастности условий последующей мобилизации и аккумуляции глинистого вещества отмечается повсеместная трансформация состава и структуры минералов глин, вплоть до изменения их видовой принадлежности. Ряд изменений в составе и строении глинистых минералов происходит при осаждении и диагенезе осадочных образований [1, 3]. Эти модификации глинистой составляющей осадка приводят к закономерному изменению других компонентов системы. Особенности состава и распределения глинистых минералов в отложениях Доронинского содового озера рассмотрены в рамках комплексного литолого-геохимического его изучения.

Работа написана по результатам аналитических исследований 20 колонок керна донных отложений мощностью до 0,9 м. Большая их часть входит в состав профильных линий, направленных перпендикулярно береговой линии до границы грязи (рис. 1). Для характеристики иловых отложений взяты четыре колонки в центре озерной котловины. Полученные керны разделены на горизонты: верхний, обводненный – 3-4 см, далее по 5 см, последний по остатку. Исследован материал грязевых вулканчиков юго-западного, западного, северного и восточного побережий озера. Гранулометрический анализ выполнен в лаборатории Минералогии и геохимии ландшафта ЗабГГПУ по стандартной методике сухим просеиванием. Анализ вещества осадков выполнен в ИЗК СО РАН г. Иркутск. Фазовый состав глин определен рентгеноструктурным методом на аппарате ДРОН-3.0, излучение – СuК, Ni – фильтр, V = 25 kV, I = 20 mA, интервал 2θ, аналитик Т.С. Филева. Препарат глин ориентированный, воздушно-сухой, для точной диагностики прокаливался до 550°С, насыщался этиленгликолем.



Рис. 1. Схема расположения точек отбора проб.


Глинистое вещество является одним из главных компонентов осадка и грязевулканического материала. Содержание классов размерностью < 0,1 мм увеличивается к центру озерной котловины от долей процента до 90%. В составе материала грязевых вулканчиков частицы пелитовой размерности также содержатся в количестве 71-93 %. В соответствии с [4] отложения глубин свыше 4 м могут быть классифицированы как крупно-среднепелитовые агрегиты. Грязевулканические отложения относятся к средне-мелкопелитовым агрегитам. Основу минерального состава озерных пелитов составляет гидрослюда, часто смешаннослойная со смектитовыми пакетами, каолинит и структурно несовершенный смектит. Довольно часто отмечаются примеси вермикулита, реже хлорита и смешанослойного хлорит-смектита. В единичных случаях встречается серпентин. Из всех перечисленных минералов только смектиты могут образовываться при рН выше 9, характерных для озерной котловины. Следовательно, минеральный состав глин озера Доронинское сложен преимущественно аллотигенными разностями.

Степень структурного совершенства глинистых минералов низкая. Повсеместно присутствует рентгеноаморфная фаза. Данное обстоятельство указывает на интенсивную трансформацию аллотигенных компонентов с одной стороны, и продолжающуюся кристаллизацию аутигенных минералов – с другой.

Гидрослюда диагностировалась по серии рефлексов 9,98-10,1 Å, не меняющих положения после прокаливания. Присутствие смектитовых пакетов фиксируется в увеличении площади рефлексов образцов, насыщенных этиленгликолем. Часто характерна также слабая выраженность левых ветвей пиков гидрослюды, плавный их переход в рефлексы смектитов и смешаннослойных образований (рис. 2). Согласно [3], это может свидетельствовать о постепенном замещении структуры гидрослюд смектитовой, более стабильной в резкощелочных условиях озерной котловины. Каолинит диагностировался по рефлексам 7-7,19 Å и 3,56-3,57 Å, не изменяющим своего положения. Степень упорядоченности каолинита определялась по характеру интенсивности и степени разрешения рефлексов. Широко распространен каолинит с плохо упорядоченной, несовершенной структурой, фиксируемой на дифрактограммах уширением базальных отражений при насыщении образцов этиленгликолем, сглаженностью пиков, увеличением межплоскостного расстояния. Смектитовые минералы и смешаннослойные образования определялись по рефлексам 13,9-14,8 Å. Анализ дифрактограмм показывает, что в донных отложениях озера преобладают смектиты со смешанным составом поглощающего комплекса. В составе глинистых отложений, пространственно связанных с известковыми образованиями, повсеместно преобладают Mg2+-смектиты. Их образование тесно связано с процессами кальцитизации исходного магнезиально-кальцитового субстрата. Согласно [2], магнезиальный кальцит в поверхностных условиях неустойчив в сравнении с низкомагнезиальным кальцитом. В соответствии с этим магний при колебании температурного и карбонат-гидрокарбонатного соотношений удаляется из магнезиальных кальцитов с образованием стабильной кальцитовой фазы и входит в состав смектитов. Преобладание смектитовых минералов над остальными можно объяснить интенсивным их синтезом в условиях микросреды с повышенной даже для Доронинского озера щелочностью.



Рис. 2. Дифрактограмма глин юго-западного участка озера Доронинское.


В составе глин грязевулканических образований заметно преобладают смектиты, в существенных количествах содержится гидрослюда с разбухающими смектитовыми пакетами, отмечаются следы каолинита и смешанослойного хлорит-смектитового минерала. При этом в глинах грязевых вулканчиков юго-западного участка присутствуют две модификации: Na+-смектит и смешанный. На восточном побережье озера грязевулканический материал преимущественно каолинит-гидрослюдистый, с малой примесью смешаннослойных минералов. Глинистые минералы грязевых вулканчиков отличаются более совершенной кристаллической структурой, фиксирующейся большей интенсивностью и лучшей выраженностью базальных рефлексов (рис. 3).



Рис. 3. Дифрактограмма грязевулканических глин юго-западного участка озера Доронинское.


Таким образом, основу минерального состава глин озера Доронинское составляют аллотигенные компоненты: гидрослюда и каолинит. К аутигенным глинистым минералам относятся смектиты различных модификаций. Наличие примесей хлорита и серпентина указывают на присутствие метаморфических образований в породах обрамления озерной котловины. Терригенные составляющие глинистых фракций подвергаются интенсивной трансформации, отражающейся в несовершенстве их структурного строения и развитию смешаннослойных минералов. Минеральный состав и распределение глин по акватории озера зависит от гидрохимических параметров водоема.


Литература


1. Зхус И.Д. и др. Глинистые минералы терригенных отложений. – М.: Наука, 1977. – 120 с.

2. Карбонаты: Минералогия и химия: пер. с англ. / Под ред. Р. Дж.Ридера. – М.: Мир, 1987. – 496 с.

3. Чекин С.С. Кристаллогенез глинистых минералов. – М.: Наука, 1984. – 97 с.

4. Шванов В.Н., Фролов В.Г., Сергеева Э.Н. и др. Систематика и классификация осадочных пород и их аналогов. – С-Пб.: Недра, 1998. – 352 с.

5. ссылка скрыта