Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Формирование химического состава природных вод сульфидсодержащих рудных месторождений

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Формирование химического состава природных вод сульфидсодержащих рудных месторождений"

На правах рукописи

рг Б ОД

1 5 Д£Н

ХАРХОРДИН Иван Леонидович

ФОРМИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРИРОДНЫХ ВОД СУЛЬФИДСОДЕРЖАЩИХ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (на примере Нижнего и Среднего Приамурья)

Специальность: 04.00.06 - Гидрогеология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-мннералогических наук

Санкт-Петербург. 1996

г

Работа выполнена на кафедре гидрогеологии Санкт-Петербургского горного инстюуга.

Научный руководитель: чл.-корр. РАЕН, профессор

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических • наук, ст. н. с.

Кандидат геолого-мннералогическнх наук, доцент

Ведущая организация: ВСЕГЕИ

Защита состоится декабря 1996 г. в / ^~"час. на заседании диссертационного совета Д.063.15.07 в Санкт-Петербургском Государственном горном институте имени Г.В. Плеханова по адресу 194026, Санкт-Петербург, В.О., 21* линия, д. 2, ауд. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПГТИ (ТУ). Автореферат разослан "Л& ноября 1996 года

ВА. Кирюхин

Л.Н. Капченко МА. Мартынова

Ученый секретарь, доцент, к. г.-м. н.

А.В. Кузьмин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Анализ процессов формирования химического состава природных вод необходим при проведении поисковых исследований и для решения широкого круга гидрогеоэкологических проблем на сульфндсодержащих рудных месторождениях. Особое внимание при этом должно уделяться анализу факторов контролирующих растворимость рудных элементов и кинетику их перехода в растворенное состояние. Важное значение в формировании ореолов и потоков рассеяния имеют также гидродинамические условия! Большой вклад в решение этих задач внесли: Свешников Г.Б. (1967) - электрохимические процессы, Черепнин В.К. н Бернатонис В.К. (198!), Кулебакин В.Г. (1978), Яхонтова Л.К., Нестеровнч Л.Г. (1983) - микробиологические процессы на сульфидных месторождениях, Листова Л.П. (1966), Листова Л.П. и Бондаренко Г.П. (1969) - экспериментальные исследования окисления сульфидных минералов, Бродский А.А. (1964), Шварцев СЛ. (1965, 1978), Голева ГА. (1977), Кирюхин В.А. и др. (1989) - широкий круг вопросов, связанных с гидрогеохимией рудных элементов в зоне гипергенеза, Смирнов С.С. (1951) - анализ структуры зон окисления сульфидных месторождений, Пшоснин. А.М. и др. (1980), Погребняк Ю.Ф. и др. (1987), Кондратенко Л А. и Любима В А. (1987) - изучение форм миграции серы в природных водах, Макаров В.Н.(1980, 1985), Питулько В.М. (1977) - формирование ореолов рассеяния в криолитозоие, Sato M. (1960, 1992) - анализ окислительно-восстановительных условий зон окисления сульфидных месторождений и др. Однако, многие вопросы еще остаются нерешенными. Среди них отметим следующие: механизм окисления сульфидных минералов в различных условиях, формирование ореолов рассеяния в условиях криолитозоны, роль ландшафтных факторов в

формировании химического природных вод на сульфидсодержаидих месторождениях. Цели работы.

1 .Разработка методов гидрогеологической схематизации ландшафтных условий применительно к анализу процессов формирования ореолов и потоков рассеяния рудных месторождений.

2. Изучение роли метастабильных соединений серы в растворении, переносе и переотложешш рудных элементов.

3.Разработка методики поисков сульфидсодержащцх месторождений по суммарному содержанию недоокисленных соединений серы в природных водах.

Научная новизна.

¡.Определены концентрации метастабильных соединений серы (Ь'хОб2 . АОз2- , НйОу) в водах ореолов и потоков рассеяния убого- и малосульфидных месторождении Нижнего и Среднего Приамурья, показана возможность их использования в качестве поискового показателя.

2.Выявлено ингибирующее влияние растворенных органических веществ на доокнеление метастабильных соединений серы. • З.Количестаенно оценена роль метастабильных соединении серы в переносе и переотложешш рудных элементов (Ag, Аи, Си, Н£, Сс1). Методика исследований вклйчала:

(3 анализ и обобщение литературных данных по изучению процессов окисления сульфидных минералов, геохимическим методам поисков рудньгх месторождений, пщрогеохнмии рудных элементов в зоне гипергенеза;

Ш лабораторные эксперименты по изучению механизма и кинетики окисления сульфидных минералов;

О гидрогеохимические исследования на сульфидсодержащнх рудных

месторождениях Нижнего и Средчего Приамурья; 13 анализ процессов растворения, переноса и переотложения рудных

элементов методами химической термодш.амикн; Н ландшафтно-геохимическии анализ;

В статистическую" обработку полевых и лабораторных исследований. Защищаемые положения. 1 .Типизация.гидродинамических условий формирования ореолов н потоков рассеяния рудных месторождений для ландшафтных условиях Нижнего и Среднего Приамурья.

2.0кисление сульфидных минералов является сложным многоступенчатым процессом и сопровождается формированием метастабильиыЛ соединений серы (ЗхОб2', . ЗгОз2-, ЭОз2), их комплексообразоваиием с рудными элементами и последующим доохислением в водах ореолов и потоков рассеяния. Доокисление метастабильных соединений серы может. приводить к изменению растворимости рудных элементов в пределах нескольких порядков. 3.Методика гпдрогсохнмических поисков сульфидсодержащнх рудных месторождений, основанная на определении суммарного содержания и сдо окисле иных соединений серы (&Об2- ДгОз2- , ЖОу) в природных водах.

Практическая значимость работы заключается в обоснован возможности использования суммарного содержания недоокислениых соединений серы в качестве поискового показателя на обнаружение • сульфидной минерализации.; Теоретические результаты работы могут быть использованы при проведении гидрогеохимических поисков рудных • месторождений, организации гидрогеоэкологического мониторинга, изучении и прогнозе загрязнения природных вод на сульфидсодержащнх рудных месторождениях.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на: Всероссийской студенческой конференции, 1989, г. Томск; Всесоюзной конференции по подземным водам Сибири и Дальнего Востока, 1991, г. Томск; Международной конференции 'Экологическая гидрогеология стран Балтийского моря", 1993, Санкт-Петербург; Международной конференции "Western Pacific Geophysics Meeting", 1994, Hong Kong; Постоянно действующем семинаре кафедры гидрогеологии СПбГГИ.

Основные положения диссертации отражены в 9 опубликованных работах.

Автор выражает глубокую * признательность своему научному . руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору В А. Кирюхнну за постоянную помощь на всем протяжении подготовки диссертационной работы. Автор искренне благодарит за ценные советы и содействие в проведении лабораторных экспериментов В.Н, Шемякина. Особую благодарность автор выражает В.Ю. Абрамову, А.А. Потапову, Н.В. Безруковой, Н.Б. Никитиной, Н.В. Старовойтовой, С.М. ; Сударикову, принимавших участие в проведении полевых работ и обсуждении полученных результатов, В.В. Мартынову, П.И. Пивню, Г.И. Гофену за выполнение цейтронно-активационных анализов гидрогеохимических проб. Автор благодарит всех участников постоянно действующего семинара кафедры шдрогеолопш СПбГГИ, чьи замечания способствовали улучшению работы. Работа проводилась в тесном контакте с геологами ПГО "Дальгеология" и "Таежгеология", без их поддержки выполнение полевых исследований было бы невозможно. В связи с этим автор особенно признателен В.Б. Трояну, JI.O. Сахьянову, В.В. Кулакову, В В. Кочеткову, Н.Г. Власову, А.В. Ложникову, -Б.Г. Воронову, Б.Й. Перминову, В.Н. Гагаеву, Б.С. Архипову.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Типизация гидродинамических условий .формирования ореолов и потоков рассеяния рудных месторождений для ландшафтных условий Нижнего н Среднего Приамурья.

Приамурье представляет собой территорию крайне неоднородную

по геологическому строению. На сезере район ограничен складчатыми

сооружениями зоны Становика-Джугджура, представляющей собой юго-

восточное обрамление Сибирской платформы. Южнее расположена

Верхне'-Зейская мезо-кайнозойская впадина, относящаяся уже к Монголо-

Охотской складчатой области. Особое место в геологической структуре.

Приамурья занимает Буреннскин срединный массив, основание которого

сложено гнейсами и кристаллическими сланцами докембрия. Восточную

часть территории занимает Сихота-Алиньская складчатая область. В ее

составе выделяется ряд антиклииориев, в ядрах которых обнажены

палеозойские терригениые и вулканогенно-кремнистые отложения, и

синклкнориев, выполненных флншондными осадками мезозойского ,

возраста. Характерными структурами Сихотэ-Алнньской складчатой

области являются кайнозойские межгорные впадины, заполненные

осадочными и туфогенно-осадочными отложениями. '

Ландшафты изученной территории имеют ряд общих черт,

обусловленных особенностями климата и геологического строения

Среднего и Нижнего Приамурья. Вся территория попадает в область

избыточного увлажнения, что одэн практическом отсутствии в

геологическом разрезе галогенных и сульфатных и ограниченном

развитии карбонатных отложений, обусловило формирование в зоне

гипергенеза пресных и ультрапресных вод.

На этом фоне при проведении и интерпретации результатов

гидрогеохимическач поисков на первый план вьаодит понимание

^условий питания и разгрузки различных типов Подземных вод и их

взаимосвязи с поверхностными водами, являющимися, как правило, основным объектом опробования. На территории Нижнего и Среднего Приамурья эти условия определяются, в основном, двумя факторами: распространением многолетнсмерзлых пород и расчлененностью рельефа. Большинство рудных месторождений Приамурья расположены в пределах следующих трех ландшафтных типов: средиегорные, с преимущественно сплошным распространением м н оголел 1 ем ерз дых пород; среднсторные, ' безмерзлотные; пенепленизированные массивы трещиноватых пород с островной многолетней мерзлотой долинного типа.

Средиегорные ландшафты с преимущественно с/тошной многолетней мерзлотой распространены в северной части Монголо-Охотской складчатой области и изучены участках "Унгдичикан", "Маломыр", "Неэрген", "Ср. Ингагли" н "Афанасьевский купол". Все эти участки находятся в пределах Джагдинского поднятия в области распространения палеозойских метаморфических отложений афанасьевской, талыминской И златоустовской свит, представленных слюдисто-кварц-альбитовыми, графит-серициг-кварцсвыми, кварц-серицитовымн и углеродистыми сланцами. Мощность многолетней мерзлоты в данном районе достигает ■< 100 метров, меДкие поверхностные водотоки в зимнее время промерзают до дна. Мощность деятельного слоя многолетней мерзлоты изменяется от 0.3-0.5 м на северных до 3-4 ы на южных склонах.

В типичном гидрогеологическом разрезе района можно выделить четыре основных типа вод: воды деятельного слоя многолетней мерзлоты; воды зоны региональной трещиноватосш коренных пород; воды тектонических нарушений; воды таликов под крупными реками.

Воды деятельного слоя многолетней мерзлоты, играющие основную роль в питании поверхностных водотоков первого и'второго порядка, формируются за счет оттайкн мерзлых пород, инфильтрации атмосферных

осадков и конденсации атмосферной влаги п почленном слое. Многолетнемсрзлые породы являются региональным водоупором, ниже которого расположен напорные водоносные системы зоны региональной и локальной трсщиноватости, разгрузка которых фиксируется по таликам, которые обычно контролируются тектоническими нарушениями и расположены' под руслами крупных рек. Скрытая разгрузка подмерзлотных вод приводит к возникновению аномалии по рП, минерализации и многим микрокомпонентам в поверхностных водотоках, которые при проведении поисковых работ .могут быть неверно интерпретированы как имеющие рудное происхождение.

Основными Факторами, определяющими формирование химического состава как фоновых, так и ореольных вод в данных ландшафтных условиях являются: промерзание и оттаивание деятельного слоя многолетней мерзлоты, гидродинамические условия и физико-химические взаимодействия в системе вода-порода.

Ландшафты пгмплтищошимх гидрогеологических массивов с остротой многолетней мермотой дота мог о типа распространены в пределах Гонжинского и Мамьшского гидрогеологических массивов и изучены на участках "Пионер" и "Покровка". Район изученных месторождений представляет собой полого-увалистую равнину с абсо;лотными отметками 300-380 метров и относительными превышениями водоразделов над днищами долин 30-40 метров. Территория в значительной степени заболочена, по долинам и склонам широко развиты мари. Мощность сезонно мерзлого слоя составляет 2-4' метра. На этой территории трещинные воды коренных пород и воды четвертичных делювиальных, аллювиальных и болотных отложений гидравлически связаны в пределах водоразделов, а в долинах разделены слоем многолетнемерзлых пород мощностью до 20-30 метров. Разгрузка трещинных вод происходит в виде источников и рассредоточеннь«

выходов вдоль границы многолетней мерзлоты, в зимнее время она сопровождается образованием наледей. В ходе режимных наблюдений на участке "Покровка" в 1983 в середине августа было зафиксировано быстрое увеличение минерализации источника приуроченного к границе многолетней мерзлоты, связанное с изменением условий питания и взаимосвязи различных типов вод в связи с протайкой сезонномерзлого слоя.

Среднегорные бамгртотные пакдшафты характерны для Сихотэ-Алиня и Нижнего Приамурья (участки: Джегдаг, Зимовье). В гидрогеологическом разрезе на этой территории выделяются два основных типа вод: воды зоны выветривания коренных пород и воды делювиально-аллювиальных отложений, во время дождей возможно также формирование приповерхностного стока. Вблизи водоразделов , делювии представлен грубообломочным материалом и атмосферные осадки беспрепятственно просачиваются в трещинный коллектор. В долинах ручьев делювиальные отложения приобретают двухслойное строение: верхняя их часть представлена щебнем без мелкообломочного : заполнителя; Нижняя - щебнем с супесчаным и суглинистым заполнителем. Граница зон с различным строением делювиальных отложений трассируется истокам» ручьев первого порядка. В составе аллювиальных отложений также прослеживаются прослои слабопроницаемых пород. На этих площадях скважины, вскрывающие воды зоны выветривания коренных пород, самоизливаются.

. Изменение проницаемости элювиально-делювиальных отложений в зависимости от высоты склона обеспечивает саморе1улирование подземного стока. Во время паводков разгрузка вод зоны выветривания коренных пород в поверхностные водотоки практически не затруднейа и после прекращения поступления воды через зону аэрации происходит быстрый спад уровня до верхней границы слабопроницаемых склоновых

отложений. Далее разгрузка становится все более затрудненной и уровни стабилизируются.

Гидродинамика оказывает существенное влияние на характер протекания геохнхшческих процессов, в частности, на особенности выветривания коренных пород. В пртюдораздельнон части, где преобладает нисходящая фильтрация, ультрапресные инфильтрационные воды вступают в контакт с коренными породами в условиях зоны -аэрации, что обеспечивает активное участие в химических процессах атмосферных газов. В этой зоне растворение и вынос вещества, по-видимому, существенно преобладают над осаждением вторичных минеральных фаз. Долины в гидродинамическом отношении представляют собой области разгрузки, здесь преобладает восходящая фильтрация, и состав раствора практически полностью определяется условиями равновесия с минеральной фазой.

Гидродинамические условия в значительной степени определяют гидрохимический режим скважин и. поверхностных вод в последождевой период. На участке . "Джегдаг" были поставлены режимные гидрогеохимические наблюдения на поверхностные воды и воды зоны выветривания коренных пород. Через несколько часов после дождя фиксируется пик минерализации по скважинам (фильтр которых оборудован на коренные породы) и еще через сутки в низовьях ручьев первого порядка, причем по ручыо эффект от выпадения дождя получается сильно сглаженным.

2. Окисление сульфидных минералов является сложным многоступенчатым процессом и сопровождается формированием метасгабнльных соединений серы (БхОб1", 8гОз2% БСЪ*-), их комплсксообразовалием с рудными элементами и последующим доокнслепием в водхх ореолов и потоков рассеяния. Доокислснис метастабильиых соединений серы может приводить к изменению растворимости рудных элементов в пределах нескольких порядков.

Лабораторные эксперименты по окислению сульфидных минералов

проводились автором в гидрохимической лаборатории кафедры

. ■ 12 гидрогеологии СПбГТИ. Основные задачи экспериментальных

исследований: изучить динамику изменения соотношения между

различными формами серы в растворе по мере окисления сульфидных

минералов; оценить скорость окисления метастабильных соединений серы

в отрыве от минеральной фазы; выявить различия в процессах окисления

сульфидных и дисульфидных минералов.

Для проведения эксперимента были отобраны образцы пирита,

халькопирита, пирротина и сфалерита. После дробления и перетирания

сйтованием выделялась фракция <0.5 мм. Далее навески каждого

минерала массой по 50 г были помещены колбы с 4 литрами

дистиллированной воды, соотношение вода-порода в начале

эксперимента составило 80:1, Контроль состава воды осуществлялся

каждые две недели. При этом производилось раздельное определение

следующих соединений серы:

• суммарного содержания сульфидной серы потенциометриометрическим методом;

• тиосульфат- и сульфит-ионов - иодометрическим. титрованием в слабокислой среде (pH 4.6-5.0);

• сульфат-ион определялся в зависимости • от концентраций турбндимигрическим или тригонометрическим методом;

• суммарное содержание политионат-ионов (S/V') определялась путем их окисления в силнощелочной среде перманганатом калия с последующим турбидиметрическим или тридонометрическим окончанием; •

• pH, Eh - потенциометрически на рН-150.

Через двадцать суток после начала эксперимента часть раствора была отделена от твердой фазы. Наблюдение за составом раствора продолжалось в течение полутора месяцев. Результаты экспериментов

представлены в таблицах №1,2. Из анализа данных можно сделать следующие выводы:

• при окислении сульфидов значительная часть серы в растворе (более

80%) может присутствовать в форме недоокислепмых соединений; Таблица 1. Концентрации соединений серы в растворе, находящемся в

Минерал 1 НгЗ Ь'гЛ2 ВОЛ Сумма

сутки мг/л иг/л мг/л мг/л мг/л кик 504

пирит 20 78 <0.03 1.5 <1 59 140

35 ¡62 <0,03 2 1 55 220

49 223 -0.03 1 <1 94 324

пирротит. 20 <2 0.03 1.5 1 76 ео

35 54 0.03 <1 1 160 215

49 72 0.10 2 <1 183 258

63 80 0.12 1 <1 N0 N0

Халькопирит 20 <2 <0.03 2 ' <1 36 . 40

35 40 <0.03 1.5 <1 83 125

49 57 <0.03 <1 ПО 170

63 <0.03 <1 <1 N0 МО

Сфалерит 2С <2 <0.03 1 1 7 12 •

35 10 <0.03 <1 <1 N0 N0

49 12 <0.03 <1 1.5 10 22

63 18 <0.03 •■■1 <1 13 32

Таблица 2. Окисление соединений серы в растворе в отрыве от минеральной фазы (Исходный состав сформировался в течение 20 суток

Минерал I Й042 ¡¿203* ВО)1 Сумма

сутки мг/л мг/л мг/л мг/л как Й04

Пирит исходный "Те 1.5 1 59 140

23 83 1 <1 55 140

44 83 <1 <1 55 140

Пирротин исходный <2 1.5 1 76 80

23 1 1.5 <1 16 '80

44 15 I <1 64 80

Халькопирит исходный <2 о <1 37 40

23 <2 1.5 1 37 40

44 8 1 <1 31 40

Сфалерит исходный <2 1 1 9 12

23 2 1 <1 9 ГУ.

44 4 1 1 6 12

* в протекании процесса окисления можно выделить два этапа: первый этап продолжителыюешо 7-25 суток характеризуется быстрым накоплением в растворе недоокисленных соединений серы, при этом

концентрация сульфат-ионов не превышает 2 мг/л; на втором этапе скорость накопления иедоокисленных соединений уменьшается и начинается быстрый рост концентраций сульфатов;

• »из растворенных ыетастабильных соединений серы в течение всего эксперимента преобладали политионаты, концентрации тиосультат- и сульфит-ионов не превышали первых мг/л;

• доокисленпе метастабильных форм серы в отрыве от минеральной фазы протекает медленно, за полтора месяца . окислилось менее половины от их исходной концентрации:

Рассмотрим на основе полученных экспериментальных данных возможные механизмы окисления сульфидной серы. Известно, что Окисленле сульфидной серы до сульфат-иона сложный многоступенчатый процесс, в результате одного элементарного реакционного акта степень окисления серы изменяется не более, чем на одну-две единицы. В соответствие с эгнм можно предположить, что на начальной стадии окисления на поверхности минералов протекают следующие реакции:

Ре82+ 2Н* -» Ре!+ + НаБ + Б" РеБ: Ре*: + 2На + 2е" гп5-> Б* +2е-

Ре8 -> Рег+-<- Б5 +2е' Очень вероятно, что окисленню предшествует растворение, и этим, в

частности объясняется низкая скорость окисления сфалерита,

произведение растворимости которого минимально среди изученных

минералов. . Роль окислителя может также выполнять трехвалентное

железо, что особенно важно в случае окисления пирита. Это также

подтверждается большей вероятностью взаимодействия диамагнитного

пирита с ионами Ре'+, чем с парамагнитным молекулярным кислородом.

Таким образом на начальной стадии окисления пирита, коща в растворе

идет накопление железа при одновременном снижении" рН, этот процесс

является автокаталитическим.

Образующиеся метастабнльные формы не только подвержены дальнейшему окислению, но и взаимодействуют друг с другом. Значительное влияние на ход процесса окисления оказывает рП раствора. Так в кислой среде из метастабильпых форм серы более устойчивы политионат-ионы, а в щелочной они разлагаются с образованием тиосульфат-и сульфит-ионов.

Тиосульфат-ион, напротив, неустойчив в кислой среде и

даспропорционирует по реакции БгО}2" -» БОэ2" + Б0. В условиях

эксперимента как в кислой среде в случае пирита, так и в нейтральной при

окислении сфалерита наблюдалось образование политионат-нонов.

Наиболее вероятными реакциями, .приводящими к образованию

политионат-ионов, являются

+ 2503г" -> З^Ов2" + 2Х Н* +(2Х+2) е' На ннх основан лабораторный способ получения смеси полнтионовых

кислот. Окисление тиосульфат-нона большинством окислителей так же

приводит к образованию тетратнонатов. Возможно также протекание

следующих реакций, приводящих к образованию политионат-нонов

23:ОГ + (х-З)З' -> + 5Ь2032' + 28306г" + 6н* 45,Обг" + ЗН20 Окисление политионатов до сульфатов - процесс медленный, что связано

со структурой политионат-иона, в которой крайние окисленные атомы

серы блокируют центральную цепь. Так на второй стадии эксперимента,

когда часть раствора была отделена от минеральной фазы, за 30 суток

окислилось всего около 9% политионат-ионов в воде, отделенной от

пирита и халькопирита, и 4% в воде, отделенной от пирротина.

Растворимость рудных элементов в пресных водах невысока и

контролируется образованием самородных минералов (Аи, А& иногда

Си), карбонатов и гидроксиДов. При наличии в растворе компонентов,

способных образовывать с ионами металлов прочные комплексные

соединения она может возрастать на несколько порядков. На

сульфидсодержащих месторождениях такими компонентами могут быть тиосульфат- и полнтионат-ионы, концентрации которых в водах ореолов и потоков рассеяния убого- и малосульфидных месторождений достигают десятков миллиграммов в литре (участки "Маломыр", "Коврюска").

Наиболее наглядно влияние метастабильных соединений серы на подвижность металлов иллюстрируется на примере золота. На рисунке 1. приведены термодинамические диаграммы полей преобладания форм нахождения золота в водном растворе в присутствии только хлорид-иона (5*103 моль/л) (слева) и в системе Аи-Бистагт-НгО для суммарной активности метастабилыюй серы в растворе 5*10-4 моль/л (справа). Из совместного анализа диаграмм можно сделать следующие выводы. {.Наличие в растворе недоокисленных соединений серы способствует водной миграции золота, повышая его растворимость на несколько Порядков. Если на первой диаграмме почти всю умеренно-окислительную область занимает поле преобладания элементного золота, то на второй - эту область занимают комплексные соединения золота с метастабильными формами серы. Растворимость золота в таких условиях может достигать десятков микрограммов в литре. 2. Золото, мигрируя в форме комплексных соединений с тиосульфат- и политионат-ионами, может осаждаться из раствора как на восстановительном, так и на окислительном геохимических барьерах. В окислительной обстановке осаждение золота будет связано с окислением золота до сульфат-ионов и разрушением комплексных соединений. Этот процесс происходит в водах ореолов и потоков рассеяния золото-сульфидных месторождений. В восстановительной обстановке механизм выпадения золота из раствора будет различным в зависимости от кислотно-щелочных условий. В щелочной среде восстановление золота может протекать без значительных изменений форм нахождения серы в водно« растворе. В кислой среде осаждение

золота происходит одновременно с выпадением и 3 раствора самородной серы.

Рисунок 1. Поля преобладания форм миграции золота при его активности в растворе Ю-8 и 10"ю моль/л.

Аналогичные оценки получены и для других элементов (А& Си, На, С<3).

3. Методика гидрогеохммичсеких поисков сульфидсодсржащих рудных месторождений, основанная на определении суммарного содержания недоокнелеиных соединений серы (БцОв1* ,8гО>2- , НвОу) в природных водах.

Тестирование методики выполнено на участке "Маломыр", расположенном на северо-востоке Амурской области. Известные рудные тела относятся к кварц-золото-сульфидной формации и расположены в приводораздельной части бассейна ручья Васильевского. Вмещающие породы представлены слюдисто-кварц-аяьбитовьши,

графит-серицитовыми и кварц-сернцнтовыми сланцами златоустовскон

СВИТЬ!. ' ".

На изученной территории с шагом 250 метров были опробованы все* источники и поверхностные водотоки, во всех пробах определены концентрации нсдоокисленных соединений серы ЗгОг2-, ЭОз2-).

Таблица Окненение мстя стабильных соединений серы при хранении проб.

.- № п/н . Концентрация сульфат-иоыа а день отбора пробы, мг/л Концентрация сульфат-иона после днух месяцев • хранения, мг/л Суммарное содержание сери а пробе мг/л

1 ' 2 , ■ 4

2 2 4 9

3 • 6 ■ 6 6

."4 г : ■ ■ 4 10

5 16 30 40 .

6 : 20 20 25

: 7 12 . 20 46

8 16 16 40

9 16 . 20 20

10 18 16 ' 25

11 10 25 ■ 25 -

12 12 - 16 25

13 6 16 40

14. 14 б 8

15 20 20 20

16 20 . 20 30

Максимальные значения суммарной концентрации недоокисленных соединений серы зафиксированы в верховьях р. Васильевского вблизи извести ого рудного тела. Концентрации сульфит- и тиосульфат-ионов во всех точках опробования не превышали 1 мг/л, максимальные содержания политионат-ионов достигали 30-40 мг/л. в пересчете на сульфатную серу. Максимальные концентрации еульфат-инов наблюдались в 300-500 метрах вниз по потоку рассеяния от точек с максимальными содержаниями недоокисленных соединений серы, что указывает на продолжающееся окисление серы в водах ореолов и потоков рассеяния сульфидсодержащих месторождений. - ^

На этом же участке был проведен эксперимент по окислению метастабильных соединений серы : при хранении проб: : 16

гидрохимических проб, которые после их анализа в день отбора помещались в полиэтиленовые фляги и повторно анализировались после 2 месяцев хранения (таблица 3). За время опыта окисление прошло не полностью и непропорционально исходным концентрациям недоокнелениых соединений ссры.

Выводы по работе в целом. В результате проведенных гпдрогеохимических исследований-получены-следующие результаты.

1.На основе анализа структуры водных потоков и данных режишйХ наблюдении проведена гидродинамическая типизация условий-формирования ореолов и потоков рассеяния рудных месторождений для различных ландшафтных зон Нижнего и Среднего Приамурья.

2. Окисление сульфидных минералов - сложный многоступенчатый процесс, сопровождающийся образованием целого ряда мстастабилышх соединений серы, из которых наиболее устойчивыми оказались политионат-иоиы. В потоке рассеяния малосульфидных месторождений Приамурья концентрация мега стабильных соединении серы может достигать десятков мнллтраммов в литре.

3. Недоокислеиные соединения серы образуют в водах потоков рассеяния высококонтрастные аномалии и могут использоваться в качестве поискового показателя на сульфидное оруденение.

4. Термодинамическими расчетами доказано, что доокнеление мсгастабильных соединении ссры до сульфат-ионов может привести к уменьшению растворимости многих рудных элементов на несколько порядков. ■

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: ■ 1. Формы миграции серы в водах потоков рассеяния золотосульфидного рудопроявления. Тез. докл. Всесоюзного совещания по подземным водам Востока СССР. ИркутсктТомск, 1991, с. 133.

2. Migration forms of oxidation products of gold-sulfide ore deposits in surface waters. Abstracts of ACS Simp. "The Evironmental Geochemistry of Sulfide Oxidation", 1992, Washington. Соавторы: Абрамов В.Ю., Потапов АЛ.

3. Способ геохимической разведки. А.С. 1S05472, Изобретения, N12, 1993, с. 131. Соавторы: Шемякин В.Н., Потапов А А.

4. Экологические проблемы в связи с окислением сульфидных минералов на объектах промышленного и горнорудного производства. Тез. Докл. Международного семинара 'Экологическая гидрогеология стран Балтийского моря", Санкт-Петербург, 1993, с. 131, Соавторы: Абрамов В.Ю., Потапов А А., Кирюхин В А.., Петров Н.С.

5. Chemical model of forming of platinum-electrode measured redox potential in -water solution in contact with oxidizing sulfide minerals. Proc. pf Int.

. conference Future Groundwater Resources at Risk. June 13-16 1994, Finland.

6. Подходы к решению геоэкологических проблем при эксплуатации рудных месторождений нетрадиционными способами. Всероссийское совещание по подземным водам Востока России. Иркутск, 1994, с. 53. СоавторьЪ: Абрамов В. Ю., Потапов А. А., Кирюх.ин В А.

7. Changes in groundwater conditions at mining in connection •with sulfide mineral oxidation. Proceedings Seventh International Congress International Association of Engineering Geology, Lisboa, Portugal, 1994, Balkema, Rotterdam, pp. 2921-2925. Соавтор: Вишневская Ю.Г,

8. The method of streams discharge division with use of hydrochemical data. Western Pacific Geophysics Meeting, July 25-29 1994, Hong Kong, p. 33. Соавторы: Абрамов В.Ю., Потапов ДА., Вишневская Ю.Г.

9. Гидрохимические поиски рудных _ Месторождений (некоторые результаты и перспективы). Толстйхинские чтения 1996 г. Соавторы: Абрамов В. Ю., Потапов А А., Кирюхин В А,