Солевой состав металлоносных вод горно-складчатых областей

Основными носителями редких элементов здесь являются два типа вод: субтермальные углекислые и высокотермальные азотноуглекислые. Благодаря низкой (до 50 г/л) минерализации, по сравнению с углеводородными рассолами платформенных областей и прогибов, эти воды характеризуются более высокой относительной концентрацией редких щелочных элементов. Тенденция к увеличению содержания большинства микрокомпонентов в наиболее минерализованных хлоридно-натрневых и хлоридно-натриево-кальциевых углекислых водах наблюдается в нижних зонах водонапорных систем.

В гидростатически экранированных частях структурных зон, в которых происходит формирование металлоносных термальных углекислых вод, между накапливающимися в них микрокомпонентами (цезий, бор, германий, фтор, мышьяк, сурьма, тантал, ниобий) и хлоридами натрия отмечается положительная корреляция.

Средние значения отношений калия к рубидию и калия к цезию колеблются в углекислых хлоридных редкометальных водах в пределах 50—360, уменьшаясь с ростом общей минерализации. Наиболее низкие (0,27) значения отношений калия и рубидия к цезию характерны для Кавказской провинции углекислых редкометальных вод, а самые высокие (6,5—7,3) — для Карпатской.

Корреляционные связи и состав микрокомпонентов в углекислых водах наиболее отчетливо отражают состав и соотношения этих же микрокомпонентов в водовмещающих породах и рудных минералах. Так, например, между содержанием калия и редкими щелочами в углекислых водах и вмещающих вулканогенно-осадочных породах отмечается положительная связь. Величина коэффициентов корреляции и абсолютных содержаний редких щелочей в кислых породах увеличивается при повышении в них содержания глинозема, вулканического стекла, биотита, цеолитов. На участках разгрузки металлоносных углекислых хлоридных термальных вод в водовмещающих породах обычно присутствуют скопления рудных минералов и битумоидов. Это находит отражение в воде в виде повышенных содержаний соответствующих металлов и водорастворимых органических веществ.

Для углекислых хлоридных вод с минерализацией до 50 г/л характерен следующий концентрационный ряд; B>Li>Sr>Rb>Cs, а с минерализацией более 50 г/л — B>Sr>Li>Rb>Cs. Смещение стронция влево — в группу более устойчивых и поэтому накапливающихся элементов происходит в углекислых рассолах, формирующих состав, за счет выщелачивания соленосных образований.

На тесную генетическую связь наиболее минерализованных (до 130 г/л) углекислых металлоносных рассолов с соседними галогенными бассейнами (Солотвинский и др.) указывает их высокий хлор-бромный коэффициент. Там, где эта связь еще не подтверждена данными бурения (Закарпатская зона глубинных разломов и др.), наличие скрытых на глубине соленосных отложений можно прогнозировать по составу углекислых рассолов. Например, региональное развитие высокоминерализованных (35—40 г/л) углекислых вод и метановых рассолов (100—150 г/л) в Раховской, Maгypской, Пеннинской, Мармарошской и Буковинской зонах вдоль региональных глубинных разломов карпатского простирания свидетельствует о присутствии в поднадвиговых частях соленосных отложений.

Место каждого элемента в геохимических рядах зависит и от индивидуальных геохимических свойств элемента, особенно степени его сорбируемости. Например, наиболее сильно склонность к сорбции проявлена у цезия, отличающегося самым большим ионным радиусом: Cs1,67+>Rb1,49+>Sr1,12+>Li0,68+>B0,23-. Примечательно, что данный сорбционный ряд является зеркальным отражением приведенных выше рядов, характеризующих растворимость и устойчивость рудообразующих элементов в хлоридных углекислых водах.

Сопоставление содержаний цезия в углекислых водах и водовмещающих породах Карпат и Малого Кавказа показало, что несмотря на близость концентрации в последних и сходство химического состава вод содержание цезия в углекислых хлоридных водах Малого Кавказа почти на порядок выше вследствие того, что максимальная глубина вскрытия углекислых минерализованных (35—40 г/л) редкометальных вод здесь (Азатаван и др.) в 10—15 раз больше, чем в Закарпатье (Квасы-Раховские). Температура хлоридных редкометальных вод обоих регионов колеблется в одних и тех же пределах (16—50° С). Все это свидетельствует о сильном воздействии на процесс накопления металлов в углекислых водах не только их солевого состава и состава вмещающих пород, но и других природных факторов. Прежде всего к ним следует отнести условия закрытости и тектонической активности продуктивной части водоносного комплекса, в котором протекал процесс накопления металлов. Видимо, не случайно металлоносные углекислые воды тяготеют к наиболее гидростатически экранированным поднадвиговым частям геологических структур, отличающимся высокой активностью глубинных термометаморфпческих процессов.

В отличие от углеводородных металлоносных рассолов платформенных впадин и прогибов углекислые металлоносные минерализованные воды горно-складчатых областей характеризуются более высокими величинами отношений хлора и карбонатных ионов к указанным выше микрокомпонентам и более низкими отношениями к последним калия. Этот сдвиг концентрационных отношений в углекислых водах обусловлен большей интенсивностью накопления данного комплекса микрокомпонентов по сравнению с макро-компонентами. Наиболее легколетучие из них могут «накладываться» вместе с углекислотой и другими газами в зоне высоких температур и давлений на солевой состав вод. Подтверждением этому является обнаружение аномальных концентраций бора, фтора и других легколетучих редких компонентов в слабоминерализованных углекислых гидрокарбонатио-натриево-кальциевых водах Сахалина, Советских и Польских Карпат. Сравнительно менее низкие величины Eh (0,01—0,02 В) в углекислых металлоносных водах по сравнению с углеводородными рассолами свидетельствуют о слабовосстановительных условиях их формирования в менее гидрогеологически закрытых, тектонически нарушенных трещинных водонапорных системах, в которых водовмещающие породы не содержат таких крупных скоплений органических веществ, как в осадочных образованиях платформенных впадин.