Учение о миграции компонентов в подземных водах, страница 6

 Весьма важным для понимания процессов миграции химических элементов в подземных водах является понятие геохимического барьера. По А.И. Перельману – это такой участок земной коры, в пределах которого на коротком расстоянии резко сменяются условия миграции химических элементов, что приводит к их концентрации. Геохимические барьеры представляют собой контакты между устойчивыми геохимическими обстановками миграции. Так, например, происходит формирование инфильтрационно-эпигенетического месторождения урана. На крыле  артезианского бассейна  имеется песчаный водоносный горизонт, перекрытый и подстилаемый глинистыми водоупорами. В водоносный горизонт из области питания, где находятся кристаллические породы с несколько повышенной концентрацией урана, фильтруются  подземные воды.  Часть пласта подверглась пластовому окислению. Здесь залегают лимонитизированные окрасненные пески.  Правая часть горизонта – восстановительная обстановка:  серые пески  с  включениями пирита.  На контакте окислительной и восстановительной зон имеет место восстановительный геохимический барьер. Здесь хорошо растворимый шестивалентный уран восстанавливается до четырехвалентного и выпадает в виде UO2 , создавая оруденение.

Гидрогеохимические барьеры могут возникать, как в примере, на границе различных рН-Eh условий подземных вод, на границах различных концентраций отдельных компонентов химического состава (при смешении в местах разгрузки глубинных минерализованных вод), на границах разных фаз (порода-вода). Такие гидрогеохимические барьеры могут возникать не только самопроизвольно (в естественных или нарушенных условиях), но могут и создаваться специальными инженерными мероприятиями, например, при эксплуатации месторождений подземных вод. Так, юго-восток Беларуси является провинцией железосодержащих подземных вод. Возможно, использование геохимического барьера позволит решить проблему обезжелезивания подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевых целей. На геохимических барьерах изменяются концентрации химических элементов и, что очень важно, происходит самоочищение подземных вод. Так, глинистые отложения днепровской морены являются геохимическим барьером для фосфатов под отвалами фосфогипса. На геохимических барьерах проявляется рудообразующая деятельность подземных вод.

Существует классификация гидрогеохимических барьеров, в основу которой положены процессы, приводящие к концентрации химических элементов. Выделяют три основных типа гидрогеохимических барьеров:

1 – механические (связаны с изменением скорости фильтрации подземных вод);

2 – биохимические (связаны с деятельностью живых организмов, которые накапливают в себе различные химические элементы, напр, серобактерии, железобактерии. С ними связаны месторождения угля, торфа);

3 – физико-химические (связаны с резкой сменой физико-химических условий миграции).

Физико-химические барьеры подразделяют на семь классов: 1) окислительный (снижается миграционная активность химических элементов, для которых окисленная форма является плохо растворимой и менее миграционно активной. Напр., окисление H2S до SO42-); 2) восстановительный (эпигенетические сульфидные месторождения металлов формируются когда кислородсодержащие воды встречают на своем пути H2S. Образуются сульфиды U, Fe, Cu, Pb, Zn; 3) щелочной (формируется с удалением от рудной залежи в зоне окисления сульфидных руд. На нем осаждаются из подземных вод вторичные минералы; 4) кислотный (не типичен для зоны гипергенеза. Из кислых растворов осаждается только кремнезем (SiO2); 5) сульфатный и карбонатный (формируется при смешении сульфатных и карбонатных вод с водами, содержащими Ca, Ba, Sr. Осаждаются сульфаты и карбонаты, наблюдается огипсование пород, образуются эпигенетические бариты, целестины, стронцианиты; 6) испарительнай (образуется на участках преобладания испарения над инфильтрацией, происходит концентрирование и осаждение в зависимости от ПР. Характерен для большинства химических элементов. Напр., солончаки в аридных зонах; 7) адсорбционный (адсорбенты, имеющие (-) заряд поверхности, как глины, угли, торфы, или (+) заряд поверхности, как бокситы, бурые железняки, могут накапливать различные химические элементы. Так, в зонах окисляющихся сульфидных месторождений  на глинах накапливаются Pb, Cu, Zn и другие химические элементы.