Геохимия природных вод - Перельман А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Сернокислые воды зоны окисления местами выходят на поверхность в виде источников, дающих начало ручьям и речкам. Такие сернокислые источники являются хорошими поисковыми признаками сульфидных руд. Поэтому при поисках руд геохимики определяют кислотность вод источников и ручьев в районе своих работ и, обнаружив сернокислый источник, ищут на этом участке другие признаки руд.
При отработке месторождений окисление сульфидных руд резко усиливается, так как строительство шахты или карьера облегчает доступ кислорода к сульфидным рудам, создает особо благопрятные условия для тионовых бактерий. В результате образуются особо кислые воды, которые разъедают металлические предметы в шахтах, выводят из строя трубы. Откачка шахтных вод в реки и пруды делает и их сернокислыми. Вода становится непригодной для питья, гибнет рыба. Так в районе месторождения возникает искусственный сернокислый ландшафт.
Некоторые угли также содержат много пирита, окисление которого поставляет в шахтные воды серную кислоту, создает проблему кислого водоотлива, шахт, сернокислого ландшафта. Однако сернокислый ландшафт • не неизбежное следствие отработки сульфидных руд и углей, система мер охраны природы позволяет пред отвратить, это нежелательное последствие хозяйственной деятельности.
Тионовые бактерии из «вредителей» могут стать и по-
Мощши.'лми человека в отработке месторождений. Создавая условия для их деятельности в рудных телах, т. е. закачивая туда кислородные воды, можно обеспечить подземное бактериальное выщелачивание руд. Сернокислые воды с растворенными металлами откачивают по другой системе скважин, из которых извлекают полезные компоненты. Такая технология прогрессивна: она исключает строительство шахт, добычу рукы, ее дробление и растворение. Всю эту дорогую и трудоемкую работу выполняют бактерии, которые к тому же работают в автоматическом режиме.
Применение микробиологических методов уменьшает также загрязнение среды в районе рудпиков. Бактериальное выщелачивание руд уже применяется на практике. И. Ф. Вовк предполагает, что окисление сульфидов возможно и в глубоких водоносных горизонтах за счет свободного кислорода — продукта радиолиза воды. Образующаяся серная кислота выщелачивает из пород многие металлы. Этим ученый объясняет повышенную кислотность векоторых глубинных пластовых вод, накопление в них меди и других металлов. Естественно, что эти процессы Наиболее характерны для участков с повышенной радиоактивностью пород.
Свободный кислород окисляет не только сульфиды, но и самородную серу. В ее окислении также участвуют бактерии. Здесь, как и при окислении пирита, образуется свободная серная кислота. Открытие последней представляет интересную страницу, не только в истории геохимии, но и в истории освоения природных богатств нашей страны.
По описаниям известного геолога А. Д. Нацкого было известно, что в центре пустыни Каракумы расположены Серные бугры — месторождение серы, образование которого, как предполагали, связано с вулканическими процессами. Вулкан в центре Каракумов сам по себе представлял выдающийся научный интерес, но еще важнее была сера.' Поэтому осенью 1925 г. А. Е. Ферсман решил организовать экспедицию в пустыню для изучения серного месторождения.
Серные бугры оказались сложенными песчаниками, Поры которых были заполнены самородной серой. Это, Несомненно, была отличная серная руда. Образцы ее, аккуратно завернутые в бумагу, были отправлены в Ленинград в Минералогический музей. Однако, когда образцы
были достаЬйенм, оказалось, что яоЧтй вся бумага съедена серной кислотой, содержавшейся в порах песчаников. Тионовые бактерии окислили часть серы, а образовавшаяся серная кислота в сухом климате пустыни почти не разбавлялась атмосферными осадками. Так в минералогии появился новый минеральный вид — свободная концентрированная серная кислота, а минералоги и геохимики приобрели новый опыт хранения и пересылки образцов.
В дальнейшем в районе Серных бугров был построен завод, многие десятилетия снабжавший серой промышленность.
Кислородный геохимический барьер. Бескислородные воды часто содержат сероводород, двухвалентное железо и другие элементы в восстановленной форме. Если на путях миграции таких вод встречаются кислородные воды или кислород воздуха, то в этих местах возникает кислородный барьер. В зависимости от состава вод на нем возможна концентрация железа, марганца, серы и других элементов.
Окисление Fe2+ и Мп2+ происходит, например, в местах разгрузки вод: болотных, поднимающихся по зонам разломов, глубоких артезианских и т. д. В результате образуются железистые аккумуляции в виде крупных конкреций, плит бурых железняков. Академик Ф. В. Чухров доказал, что при быстром осаждении гидроокислов железа из вод сначала осаждается минерал — эфемер ферри-гидрит (2,5 Fe20, • 4,5 Н20), по кристаллической структуре сходный с гематитом. В процессе окисления важную роль играют особые железобактерии. В дальнейшем фер-ригидрит превращается в гематит или гетит. При медленном окислении на кислородном барьере сразу образуется гетит.
