Роль глинистых минералов в концентрировании микроэлементов
Глинистые породы, как известно, составляют около 50% осадочных образовании и влияют на геохимические процессы преобразования, пород и минералов. Они обладают специфическими свойствами благодаря наличии в них различных гидроалюмосиликатов. Значительную роль глинистые минералы играют в формировании структуры порового пространства, в перемещении и накоплении отдельных элементов.
В статье изложены результаты аналитических и экспериментальных исследования по изучению содержания микроэлементов и свойств глинистых пород, влияющих на распределение микроэлементов. Микроэлементы изучались количественным спектральным анализом. В пробах определялось содержание Be, n, P, V, Ca, Mn, Co, Ni, Cu, Cd, Zn, Se, Sr, Nb, Mo, Ag, Cd, Sn, Ba, La, Pb.
Для исследований использованы пробы глинистых пород и вод, отобранных на глубинах до 4000 м в Карпатском регионе, Крыму, Днепровско-Донецкой впадине (ДДB). Основное количество проб взято из менилитовой серии Карпат, которая на территории Береговой и Оровской скиб имеет наибольшую мощность (до 1,5 км). Менилитовая серия в основной представлена битуминозными сланцами (аргиллитами), мелкозернистыми слоистыми песчаниками, кремнистыми аргиллитами, алевролитами, ‘
Исследования показали, чтo количество отдельных элементов в битуминозных породах изменяется в значительных пределах, что вызвано их неоднородностью. В менилитовых сланцах по сравнение с земной корой содержится в повышенных количествах P, Cl, Mn, V, Cr, Ni, Cu, Zn, Sr, Mg, Bd, W, Pb, и в несколько пониженных - Ti, Co, Sr. Рассматривая количество отдельных микроэлементе н в глинистых породах ДДВ (алевролиты, песчаники, аргиллиты), следует отметить, что в аргиллитах, по сравнение с другими породами содержится больше Be, Co, Cu, Cd, V, Ni. Породи неилитовой серии по количеству указанных элементов отличается незначительно. Глинистые породы Карпатского региона вмещают по сравнению с аналогичными породами ДД8 больше Be, Bd, V, Zr, Sr, Ni, Cr и меньше Co, Mn, Zn, Ag, Nb, Bd, Pb. Например, в аргиллитах, песчаниках, алевролитах ДДВ находится Bd, V, Mn до 0,67% и Со до 0,007%, Be отсутствует, в 2-3 раза меньше Nb, Bd, Cr (площадь Розбышевская, Адамовская и др.). чек в Карпатском регионе.
Различное содержание микроэлементов в глинистых породах регионов, несомненно, связано с геохимическими условиями древних седиментационных бассейнов.
Наличие циркония и никеля в менилитовых сланцах связано с присутствием таких вторичных минералов, как керамогалит, галотрахит, мелантерит.
При изучении содержания микроэлементов по пробам битуминозных пород, отобранный в интервале 2046,7 - 3845,0 м, не обнаружено зависимости между глубиной залегания породы и количеством микроэлементов в пробе. Между тем, отличается по содержание микроэлементов пробы, отобранные в зоне катагенеза и гипергенеза. Исследования глинистых пород Карпат показали, что глубинные пробы битуминозных пород, по сравнении с поверхностными, содержат меньше Be, Co, Cr, V, Mn, Ca, Ni, Bo, Pb, Ba и значительно больше Sr, Ld, Zn, Zr (табл. 1, 2). Например, количество Zr, Sr в поверхностных пробах сланцев составляет. 0,014-0,017%, а в пробах, взятых только на глубине 100 м - 0,06-0,07%. В глинистых породах изменяется содержание f, Mn, Co, Sr, Cu, Ni, Zr, Mo и в зависимости от возраста пород (табл. 1).
Рассмотрим также содержание микроэлементов в подземных водах. Подземные води глубинных горизонтов отличается по количеству n, Mn, Cu, Se, Me, Ag, Bd, Ld от глинистых пород, отобранных в тех же интервалах. При изучении площади Глебовская (Крым) обнаружено, что содержание бора в подземных водах прямо пропорционально количеству его в породах. Например, в интервале глубин 1100-1300 м количество бора в глинистых породах изменяется в пределах 100-680 мг/кг B2O3, а в подземных водах 120-380 vг/л HO4. Подземные воды глубинных горизонтов отличаются по содержанию Ti, Мn, Cu, Si, Mo, Ag, Be, La от глинистых пород, отобранных в тех же интервалах (табл. 3).
Последовательными отмывками водой из пробы аргиллитов можно удалить весь хлор. Извлечение водой катионов та менилитовых сланцев (аргиллитов) полностью согласуется с прочностью связи катионов с глиной, зависящей от их валентности и атомного веса, с ростом которых поглощение увеличивается, а прочность связи падает:
При обработке глинистых пород кислотой также происходит активация глинистых пород и увеличивается извлечение отдельных элементов, в раствор переходит даже алюминий. Таким образом, pH среды влияет на извлечение отдельных элементов из глинистых пород.
В процессе преобразования захороненного глинистого вещества происходит, как известно обезвоживание - освобождение активных центров и уменьшение удельной поверхности глинистых частиц, что, следовательно, снижает сорбционную емкость пород. Этим, вероятно, и объясняется различие в содержании отдельных микроэлементов в глинистых породах зоны гипергенеза и катагенеза. Уплотненные, трансформированные глинистые породы в глубинных зонах Земли намного инертны к действие подземных вод, чем объясняется отличие в их химическом составе и количестве микроэлементов.
Глинистое порода в процессе геохимических миграций и накопления микроэлементов играют роль как бы промежуточного эвена. При нарушении химического равновесия в постоянно протекающих процессах сорбции и десорбции происходит удаление или накопление отдельных микроэлементов.
Для каждого региона характерен свои элементный состав глинистых пород, определенное содержание микроэлементов. Количественное и качественное изменение химического составе пород, содержащих рассеянное органическое вещество, определяется степенью метаморфизма алюмосиликатов. Существенное значение в этих процессах принадлежит подземным водам.
