Солевой состав металлоносных вод платформенных областей и прогибов


В зависимости от состава вмещающих и экранирующих пород, степени метаморфизации и палеогидрогеологических особенностей развития углеводородные металлоносные рассолы в артезианских бассейнах платформенных впадин и прогибов имеют весьма однотипный анионный состав и разнообразный катионный. Как правило, в наиболее древних сильнометаморфизованных рассолах наблюдается отчетливое повышение хлоридов кальция. Главными источниками этих наиболее растворимых соединений в термальных углеводородных рассолах глубокопогребенных непромываемых платформенных седиментационных гидрогеологических структур и прогибов являются соленосные формации и древние седиментационные морские воды.

Углеводородные редкометальные рассолы формируются в зоне восстановительных процессов. Вмещающие их гидрогеологические структуры характеризуются четко выраженной вертикальной гидрохимической зональностью. Сульфаты и гидрокарбонаты в них практически отсутствуют. И только в пределах нефтегазоносных эксплуатирующихся структур в результате конденсации водяных паров и газов эти анионы появляются в повышенных концентрациях на глубинах более 2 км в конденсационных водах с аномально пониженной общей минерализацией и повышенной относительно нее концентрацией редких элементов. Появление таких «опресненных» глубинных аномалий является гидрохимическим признаком глубокопогребенной нефтегазоносной залежи, дегазирующейся в вышележащие водоносные горизонты.

На тесную связь гидрокарбонатных азональных вод с залегающими ниже металлоносными рассолами указывает не только сходство соотношений макроэлементов, но и высокая относительная концентрация редких металлов. Глубина распространения этих вод коррелирует со степенью газонасыщенности и общими масштабами газовых проявлений. Так, во Внешней газоносной зоне Предкарпатского прогиба глубина проявления гидрохимической инверсии меньше, чем во Внутренней преимущественно нефтеносной зоне.

Механизм образования глубинных гидрокарбонатных вод трактуется по-разному. Одни исследователи связывают их образование с газоконденсатным процессом, считая его главным фактором подземного концентрирования редких металлов в водах, другие объясняют появление на глубине азональных гидрокарбонатных и сульфатных вод воздействием агрессивной глубинной углекислоты на вмещающие карбонатные породы.

Несмотря на аналогичные примеры гидрохимических инверсий в других нефтегазоносных провинциях России (Средняя Азия, Предкавказье и др.), их нестабильный и узко локальный характер проявления не дает основания считать газоконденсатный процесс решающим в региональном накоплении редких и других металлов.

Солевой состав металлоносных рассолов отчетливо отражает степень закрытости, глубину погружения и возраст вмещающих гидрогеологических структур.

Среднеминерализованные (до 250 г/л) и относительно мало мета морфизованные хлоридно-натриево-кальциевые подсолевые рассолы с соответственно менее повышенными содержаниями микрокомпонентов распространены в наиболее молодых прогибах, сопряженных с альпийской зоной складчатости (Предкарпатекий, Предкавказский, Предкопетдагский).

Высокоминерализованные (до 350 г/л) и сильнометаморфизованные хлоридно-кальциево-натриевые рассолы, обогащенные микрокомпонентами, приурочены к подсолевым горизонтам мезозойских впадин и прогибов. Сверхкрепкие (400—600 г/л) хлоридно-кальциево-магниево-натриевые металлоносные рассолы, наиболее обогащенные микрокомпонентами (рубидием, цезием, барием, стронцием, йодом, бромом, свинцом, кадмием и др.), формируются только в самых древних кембрийских и нижнепалеозойских впадинах древних каледонских платформ (Русская, Восточно-Сибирская). Эти металлоносные рассолы характеризуются самыми низкими отношениями хлора, калия и натрия к указанным выше микрокомпонентам вследствие опережающего накопления последних. Темп роста накапливающихся в рассолах металлов (цезия, меди, цинка, свинца и др.) ускоряется с глубиной, приобретая максимальную величину в самых нижних частях вмещающих структур в условиях квазизастойного режима (табл. 53, 54). Тенденция в накоплении соответствует кларковым величинам микрокомпонентов в осадочных породах и устойчивости их форм в данном типе рассола: Sr>Mn>Zn>Li>Rb>Cd>Cs>Cu>Ni>Co>Nb>Ta.








Границы между гидрохимическими и гидродинамическими зонами весьма четко выделяются по изменению соотношений редких и солевых макроэлементов. Так, например, калий-литиевые, калий-рубидиевые, кальций-стронцневые, натрий-литиевые, калий-цезиевые, натрий-калиевые, хлор-бромные и натрий-хлорные в подэкранных (подсолевые или поднадвиговые) зонах резко понижаются, а литий-рубидиевые, цезий-хлорные, рубидий-цезиевые, кальций-магниевые растут (рис. 37, табл. 55). Это позволяет использовать данные отношения в качестве геохимического показателя закрытости.

Содержания лития, рубидия и цезия в различных химических типах углеводородных рассолов изменяются в соответствии с геохимическим родством этих элементов с основными катионами вод: кальцием, магнием, натрием и калием. Так, например, если с калием и магнием (особенно литий с магнием, а рубидий с калием) эти элементы обнаруживают тесное геохимическое родство, благодаря близости ионных радиусов, то по отношению к кальцию и натрию они ведут себя по-разному.

Как следует из табл. 3 и 31, все подземные магниевые типы вод (Mg>10 мг-экв %) являются внутрисолевыми и характеризуются высокой концентрацией редких щелочных элементов. Что касается стронция, то его экстремальные значения (n*10в3 мг/л) свойственны самым крепким метаморфизованным древним подсолевым рассолам кальциевого типа.

Общая минерализация металлоносных рассолов калиеносных формаций может достигать 450 г/л. От рассолов выщелачивания галитовых формаций, обедненных микрокомпонентами, они отличаются наиболее высокой концентрацией хлоридов калия и магния, а из микрокомпонентов — повышенной концентрацией рубидия, цезия, лития, брома и бора. Поэтому отношение основного аниона — хлора к данным микрокомпонентам, а также калия к рубидию, натрия к литию и натрия к калию в рассолах калийных месторождений всегда значительно ниже, чем в хлоридно-натриевых рассолах выщелачивания галитовых солей.

В зависимости от индивидуальных геохимических свойств микрокомпонента форма нахождения его в соляных или глинистых минералах может быть различной (изоморфная примесь в минерале и др.).

В отличие от подсолевых кальциево-натриевых углеводородных металлоносных рассолов, воды, выщелачивающие калийные соли, обеднены стронцием и кальцием. Отношение кальция к магнию в них характеризуется самыми низкими значениями.

Обогащение редкими щелочами межсолевых рассолов обусловлено в значительной степени их геохимическим родством с калием и магнием. Стронций осаждается на более ранней «догалитовой» стадии сгущения морской воды. Литий не проявляет изоморфизма с калием и поэтому не участвует в хемогенной седиментации калийных солей, накапливаясь селективно в глинистых осадках. Галитовые соли и сопутствующие им хлоридно-натриевые рассолы выщелачивания не содержат повышенных концентраций редких и тяжелых металлов.

В слабых (до 170 г/л) углеводородных рассолах, имеющих хлоридио-кальциевый состав, обычно отмечается положительная корреляционная связь (рис. 38, 39) между рубидием, натрием, хлором и калием. Что же касается цезия, то он в этих водах коррелирует лишь с рубидием. С ростом минерализации (<250 г/л) и степени метаморфизации вод у цезия, так же как и у других редких элементов (рис. 40—42), появляется более многообразная положительная связь (см. рис. 2) с кальцием, магнием, хлором, бромом, бором, йодом, стронцием и тяжелыми металлами (медь, цинк, свинец и др.). С сульфатными и гидрокарбонатными анионами редкие элементы имеют отрицательную связь. Количество и теснота связей между редкими и сопутствующими солевыми компонентами зависят также от условий залегания водоносных горизонтов. Так, в надэкранных раскрытых частях гидрогеологических

структур положительные связи редких элементов с указанными выше солевыми и рудными компонентами резко ослабевают и часто исчезают совсем. Эта закономерность может быть использована в качестве косвенного показателя характера закрытости данной части водоносного горизонта или комплекса.

Солевой состав металлоносных вод платформенных областей и прогибов





Яндекс.Метрика