CC BY
15
\
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО _ИНСТИТУТА имени- С. М. КИРОВА
Том 166 1969
ЗАВИСИМОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ МИКРОКОМПОНЕНТОВ ОТ ВЕЛИЧИНЫ ОБЩЕЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
П. А. УДОДОВ, С. Л. ШВАРЦЕВ, Н. М. ШВАРЦЕВА
Выяснение зависимости содержания микрокомпонентов в подземных водах от величины их общей минерализации имеет большое значение, так как позволяет в первом приближении оценить миграционную способность химических элементов в колкретных условиях, что важно при проведении гидрогеохимических поисков. Выяснение этого вопроса важно и с той точки зрения, что в случае положительного решения мы имели бы ряд очень простых и надежных поисковых гидрогеохимических критериев. Поэтому понятен интерес., который проявляют исследователи к решению этого вопроса, по которому в последнее время высказано ряд противоречивых мнений. Так, А. А, Бродский [2] указывает, что с ростом общей минерализации подземны^ вод содержание меди в них падает. М. С. Гуревич [5]„ изучая содержание микрокомпонентов, в подземных водах Западно-Сибирского артезианского бассейна, приходит к выводу, что в «глубоких подземных водах с повышением минерализации содержание микрокомпонентов в них не увеличивается». П. А. Удодов, И. П. Онуфриенок и Ю. С. Парилов [10] отмечают, что «закономерного влияния общей минерализации ©од на содержание в них металлов не наблюдается», Е. Е. Белякова [1] на основании своих работ, проведенных в районах с аридным климатом,, приходит к выводу, что «способность элементов накапливаться в водах в определенном для каждого из них диапазоне рН приводит к прямой или почти прямой связи между степенью минерализации (воды и содержанием, элемента» и кладет эту прямую связь в основу составления «обзорных прогнозных гидрохимических карт средних масштабов».
Для проверки этого дискуссионного вопроса был использован материал гидрогеохимических исследований в различных районах Сибири, а также некоторые опубликованные данные. При этом' нами отдельно рассматривались основные типы вод по химическому составу с определенными величинами рН. Отдельно были выделены также кислые сульфатные воды зон окислений сульфидных месторождений, наиболее полно изученные в Норильском медно-никелевом месторождении и Гайском колчеданном.
Для. того, чтобы получить наиболее объективные данные для установления связи, был применен метод математической статистики. Поскольку нас, в первую очередь, интересует сам факт наличия или отсутствия связи, нами использован коэффициент ранговой корреляции Н Ван-дер-Варден [3], который ранее использовался в геологии и дал поло-
10. Заказ 6931 145
жительные результаты [7]. Коэффициент ранговой корреляции рассчитывается по формуле:
где й — разность порядковых номеров", приписанных коррелируемым элементам в соответствии с убыванием их содержаний,
п — количество анализов.
Для проверки статистической значимости полученных значений Я, т. е. для доказательства, что найденные значения коэффициентов ранговой корреляции не являются случайно отклоняющимися от нуля, использован критерий зависимости , вычисленный по уточненной асимптотической формуле, позволяющей получить лучшее приближение к точным границам, чем нормальное и стьюдентовское:
где ^ берется из таблицы [3],
ß — заданный уровень значимости, п — количество анализов. Как и обычно, связь между содержанием микрокомпонента в водах и общей минерализацией считалась существующей, если Под-
счет производился при ß = 0,005.
Полученные величины коэффициента ранговой корреляции приведены В'табл. 1, которые, как правило,, значительно ниже соответствующих велг ? , т. е. связь между исследуемыми элементами и общей минерализацией большей частью отсутствует. Рассмотрим эту связь более подробно по типам вод.
Корреляционная связь между некоторыми микрокомпонентами и общей минерализацией для гидрокарбонатного типа вод изучалась на примере Кольгвань- Томской складчатой зо-ны, Кузнецкого Алатау, Западных Саян и северо-западной части Сибирской платформы (над-мерзлотные и болотные воды). При подсчете отбирались только те точки, которые не связаны с заведомо известными зонами минерализации. Как видно из приведенной таблицы, из полученных 39 случаев только в 3 существует корреляционная связь, а в остальных 36 — отсутствует, причем почти половина из них (17 случаев) имеет обратную связь (отрицательное значение /?)„. Интересно, что все случаи, в которых наблюдается эта связь, можно, по-видимому, объяснить наличием соответствующей минерализации в исследуемых районах, хотя' известные месторождения этих элементов в них пока отсутствуют.
Для хлоридного типа вод были использованы материалы Г. М. Рогова по Кузнецкому угольному бассейну и А. Э. Конторовича — по глубоким водам Западно-Сибирского артезианского бассейна. Из 13 изученных случаев только в одном существуем исследуемая связь, а именно: у бария в глубок^ артезианских водах. Возможно, что это связано с особенностью его миграции в этих условиях. Но 'нельзя не отметить и тот факт, что некоторые из изученных скважин располагаются в районах нефтяных месторождений. В последних, как известно, часто наблюдаются повышенные концентрации бария в водах.
Сульфатный тип вод нами был изучен только в пределах зон окисления сульфидных месторождений (Норильское и Гайское) с широким диапазоном величины pH. В этих условиях из 11 изученных случаев в 7 наблюдается исследуемая связь, что составляет 63,6%. При этом отмечается факт, что связь наблюдается для основных рудообра-
R = 1 -
6Ыг
п(п— 1 )(п+ 1) '
Таблица 1
Коэффициенты ранговой корреляции между величиной общей минерализации н содержанием различных элементов в водах
№ Ра ИОН рлбОТ Тли иод Кол-во исполь- р)1 Ми нера- Связь между обеими минерализацией (м) н соответствующим элементом Исмодминлнн ые м а тернары
ii.ii. по химическому составу зованных ал а.шло» г<л Крь...д) '^и-.Ч Я.Чп-.И .и «А,-Я "а»-.« (организация и -шторы)
1 К о. р ы ил 111» - То « с к а II складчатая зона........... [' и д ро к л р Гю н л т пые 185 7.0-7.4 0,03—1,76 -0,2 -0,07 -0,3 0,34 0,06 0,28 0,19 0,28 11. А. Удодом, В М. Матусс-иич, ТПИ
2 Кузнецкий Лллтау..... 136 6,8—7,5 0,05 0,48 0,12 -0,4 — — - 0,17 —0,28 - — 0,219 13. А. Воротников, СОАН Г.СС1
3 Западный Саян ...... 55 6,8—7,4 0,04—0,35 —0,05 0,19 0,36 -0,34 -0,31 -0,12 —0,37 — — 0,02 - - 0,34 Н. М. Рассказом, ТПИ
4 Секеро-Злнлднан часть Сибирской платформы..... - 79 7.0-7,6 0,04—0,.59 0,06 0,35 0,24 —0,24 -0,32 0,26 0,29 0,10 0,16 0,21 — 0,291 С. -Т. Шпариев, СНИИГГИМС
5 Гядро карбонатные (болотные) 24 5,8-6,8 0,05-0,55 -0,05 0,38 0,14 -0,28 —0,12 0,46 _ 0,4 -0,46 0,31 — 0,52
6 Куз&асс .......... Хлоридные 28 7,0- 7,8 0,88—5,15 -0,06 —0,44 0,39 „ 0,42 — - — 0,16 -0,75 - - 0,65 1'. М. 1'оюк, ТПИ
7 Западно-Сибирский артезианский бассейн ...... • •10 _ 20 -59 0,139 0,38 —0,63 —0,138 —0,974 0,646 _ _ _ _ _ 0,103 0,41 А. Э. Контороинч. Г.НИИГГМС
8 Норильское медно-ннкелеиое месторождение....... Сульфатные 41 1,8 -7,2 0,16 180 —0,7 0,55 -0,22 0,43 0,45 _ 0,01 _ 0,09 0,67 0,74 0,405 С. Л. Шкарцен. СНИИПИМС
9 Райское медно-колчедлнное месторождение ....... ■ 24 2,8 8,1 0,5-246,3 0,672 0,608 - - - - - - .... - - 0,52 А. М. Чсрияек, П. С. Черняе »а. УФАН СССР
зующих элементов. Элементы же, находящиеся в значительных количествах в рудах, связи с общей минерализацией не обнаруживают. Это находится в полном соответствии с характером процессов выветривания в зонах окисления: рост общей минерализации подземных вод обусловлен главным образом наличием суьфат-иона — продукта окисления сульфидов, при котором рудообразующие элементы переходят в раствор примерно параллельно сульфат-иону.'Зачастую пониженные значения рН бод способствуют удержанию их в растворе.
Связь между некоторыми микрокомпонентами и общей минерализацией подземных вод для аридных районов на примере Центрального Казахстана изучалась Г. Ф. Ларионовым и др. [6]. Ими убедительно показано, что содержания меди, свинца и цинка в водах не зависят от общей минерализации последних и связь между этими величинами отсутствует. Что касается молибдена и урана, то в исследованном интервале минерализаций (0,5—25 г/л), указанных автором, устанавливают некоторую зависимость содержаний этих элементов в водах от величины их общей минерализации, хотя математически это не доказано.
Таким образом, можно >сделать вывод, что связь между микрокомпонентами и общей минерализацией подземных вод в целом отсутствует, особенно в водах, не связанных непосредственно с рудными телами. Наличие такой связи является частным, а не общим случаем и может наблюдаться только в некоторых определенных условиях, например, в пределах некоторых сульфидных месторождений.
Полученный нами вывод не противоречит общим условиям обогащения подземных вод химическими элементами, а подтверждает факт, что одни химические элементы переходя в раствор из горных пород быстрее и дольше находятся в нем, чем другие. Такое положение связано с действием большого числа природных факторов и находит свое отражение в различной миграционной способности химических элементов в подземных водах. Так, еще в 1934 г., Б. Б- Подынов [9] показал, что содержания химических элементов в горных породах и природных водах, формирующихся в пределах этих же пород, не идентичны. Позже это положение нашло отражение в работах А. И. Перельмана [8] при характеристике геохимии ландшафта. Для рудных месторождений это же было подтверждено работами И. И. Гинзбурга [4], П. А. Удодова, И. П. Онуфриенок, Ю. С. Парилова [10] и др. исследователей, которые показали, что содержания химических элементов в водах есть функции многих переменных: величины рН и ЕН среды, адсорбционной способности горных пород, в которых находятся подземные воды, формы миграции элементов, пределов растворимости солей и гидроокислов этих элементов, соосадимостью их с различными солями, различными внутренними свойствами химических элементов и т. д.
Естественно, что и поведение различных элементов в водах носит сложный характер, обусловленный конкретными природными условиями.
Что касается вывода Е. Е. Беляковой о прямой связи между содержанием микрокомпонентов в подземных водах и общей минерализацией последних, то он получен благодаря применению ошибочной формулы при расчетах, что нами было уже показано в одной из предыдущих работ [11], поэтому на этом вопросе мы здесь не останавливаемся.
Таким образом, поведение каждого элемента в подземных водах, в том числе и его связь с минерализацией, надо рассматривать в совокупности с физико-географическими, геологическими и структурными особенностями района. Только в этом случае можно прийти к правильным выводам.
10*
147
ЛИТЕРАТУРА
1. Е. Е. Белякова, А. А. Резников, Л. Е. Крама{)енко, Т. Ф. К р о н и -д о в а. Гидрогеохимический метод поисков рудных месторождений в аридных и полуаридных областях. Госгеолтехиздат, 1962.
2. А. А. Бродский. Геохимический метод поисков меди. Госгеолтехиздат, 1956.
3. Б. Л. Ван-дер-Варден. Математическая статистика. ИЛ, 1960.
4. И. И. Гинзбург. Опыт разработки теоретических основ геохимических методов поисков руд цветных и редких металлов. Госгеолтехиздат, 1957.
5. М. С. Г у р е в и ч. Редкие и рассеянные элементы в артезианских водах. Бюллетень ВСЕГЕИ, вып. 2, 1960.
6. Г. Ф. Л а р и о н о в, В. Я. Р и в м а н, Г. Б. С в е ш н и к о в. Об особенностях миграции меди, свинца, цинка, молибдена и урана в подземных водах Казахстана. Доклад на Межвузовской конференции по гидрогеохимическим и палеогидрогеологиче-ским методам исследований, состоявшейся в г. Томске в феврале 1965 года.
7. В. В. Могаровский. О корреляционной связи таллия с цинком на сульфидном месторождении Дарайсо (Средняя Азия). Геохимия, № 7, 1962.
8. А. И. Перельман. Геохимия ландшафта. Географгиз, 1961.
9. Б. Б. П о л ы н о в. ,Кора выветривания. Изд. АН СССР, 1934.
10. П. А. Удодов, И. П. Онуфриенок, Ю. С. Пари лов. Опыт гидрогеохимических исследований в Сибири. Изд. Высшая школа, 1962.
11. П. А. Удодов, Г. М. Рогов, Н. М. Р а с с к а з о в, С. Л. Шварцев, А. А. Лукин. О статье Е. Е. Беляковой «Принципы и методы составления прогнозных гидрохимических карт на рудные полезные ископаемые». Сов. геол. № 10, 1963
