Короновский Н.В., Якушова А.Ф. - Основы геологии (1094508), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Есть несколько химических элементов, которые вообще не образуют собственных минеральных фаз, а входят в кристаллические постройки более распространенных идеальных изоморфных партнеров. Таковы рубидий, постоянно замещающий калий в распространенных полевых шпатах и слюдах, гафний, полностью маскирующийся в минералах циркония, в которых он и был обнаружен, и рений, целиком находящийся в минералах молибдена, прежде всего в молибдените. Несколько других элементов образуют только очень редкие собственные минералы - это германий и галлий, спрятанные почти полностью в минералах кремния и алюминия соответственно, скандий, постоянный спутник магния,
тантал и ниобий, замещающие титан во многих минералах. К этому перечню надо добавить еще группу платиноидов (шесть элементов), а также редкие земли и иттрий (пятнадцать элементов), образующие благодаря тесным изоморфным связям между собой почти исключительно общие кристаллические постройки. Наконец, сюда же относятся кадмий, индий и таллий, которые, как правило, входят в виде примесей в сульфидные минералы полиметаллических руд (сфалерит, галенит, халькопирит). Таким образом, почти треть всех стабильных элементов либо
не дает собственных минералов, либо образует очень редкие минералы, встречающиеся в специфических условиях. Характерна зависимость между числом минеральных видов и атомным весом элемента: чем тяжелее элемент, тем меньше его распространенность и тем менее вероятно для него большое число минералов.

Конечно, это не закон, а лишь правило, из которого имеется много исключений (например, висмут, золото). К примеру, цезий, гораздо менее распространенный, чем его аналог рубидий, тем не менее дает собственные минералы, из которых наиболее известен поллуцит CsAlSi₂O₆. Это связано с тем, что в результате большого различия радиусов К⁺ и Cs⁺ (dr/r = 20%) они не могут быть изоморфными в той же степени, как К⁺ и Rb⁺ (dr/r = 10%), и поэтому слишком крупный Cs⁺ вынужден накапливаться в остаточных расплавах и выделяться из них в виде собственных минералов. Подобна судьба и слишком мелкого Be²⁺ (r = 0,31 А), который не находит себе изоморфных партнеров среди более распространенных элементов и образует собственные минералы (берилл, фенакит) в конечных продуктах кристаллизационной дифференциации. Еще один показательный пример касается минералогии теллура. В отличие от более легкого аналога по группе - селена теллур слишком сильно отличается по размеру от своего потенциального изоморфного хозяина серы (S-Se, dr/r = 7%; S-Te, dr/r = 19%). Это не позволяет ему так же широко пользоваться гостеприимством сульфидных минералов, как селену, и в результате число минералов Te, примерно в 35 раз менее распространенного, чем Se, оказывается сравнимым или даже большим, чем минералов Se.

Исключения, которые только поддтверждают правило

Картина, нарисованная выше, была бы неполной, если не указать некоторые исключения. Среди них одним из наиболее ярких является весьма специфический минералогический мир щелочных пород, примеры которых дают известные горные массивы Хибинских и Ловозерских тундр на Кольском полуострове. Эти породы представляют собой уникальные кладовые редких элементов, которые в них многократно концентрируются. Именно здесь только за 25 последних лет было открыто 114 новых минеральных видов, а всего в этих массивах присутствует около 500 видов, что значительно больше, чем в любом другом горном массиве или месторождении [7]. Подавляющая часть новых находок относится к минералогическим редкостям и, кроме того, весьма часто нестабильным на земной поверхности. Так, десятки из этих минералов растворимы в воде и могут сохраняться только на больших глубинах в специфических по составу и происхождению ультращелочных породах. Само появление этих необычных минералов обязано уникальным условиям (составу, температуре и давлению) среды, и у них нет шансов
сохраниться при изменении условий, например при выветривании.

Другие события, которое дают много новых минеральных видов, сопровождают современные вулканические извержения. При конденсации вулканических газов в кратерах и вблизи них кристаллизуются налеты солей серной, соляной кислот и их аналогов (арсенаты, ванадаты). Хорошо известен, например, легко растворимый в воде нашатырь NH₄Cl, который встречается как продукт возгонов в кратерах вулканов и пустотах среди застывших лав (Везувий, Этна). В холодных фумаролах камчатских вулканов встречаются скопления нашатыря в несколько тонн весом.

С вулканом Кудрявым на острове Итуруп (Курилы) связано недавнее сенсационное открытие [8] единственного минерала рения - ReS₂. Самостоятельная кристаллизация этого вещества и практически полное отделение его от обычного хозяина примесей рения - молибденита MoS₂ требуют совершенно исключительных условий - увеличения концентрации рения на восемь порядков против обычных и очень узкого интервала температур и давлений.

Таким образом, можно утверждать, что новые открытия минеральных видов, которые, несомненно, еще предстоит сделать пытливым испытателям природы, не смогут в корне изменить основы наших представлений о природе того естественного отбора, который столь резко отличает химию Земли и известного нам Космоса от препаративной и технологической химии.

Литература

 Fleischer M. Glossary of Mineral Species. Tucson: Mineral Record. Inc., 1987.

 Yaroshevsky A.A., Bulakh A.G. In: Advanced Mineralogy / Ed. A.S. Marfunin. N.Y.: Springer, 1994. Vol. 1. P. 27-36.

 Перельман А.И. Геохимия. М.: Высш. шк., 1979.

 Урусов В.С. Энергетическая кристаллохимия. М.: Наука, 1975.

 Урусов В.С. Теория изоморфной смесимости. М.: Наука, 1977.

 Урусов В.С. Твердые растворы в мире минералов // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. N 11. С. 54-60.

 Хомяков А.П. // Природа. 1996. N 5. C. 62-74.

 Korzhinsky M.A., Tkachenko S.I., Shmulovich K.I. et al. // Monthly Nature. 1994. Vol. 2, N 5. P. 77-78.

Два подземных источника, способных обеспечить Сыктывкар хозяйственно-питьевой водой высокого качества, обнаружили геологи около города. Об этом "Комиинформу" сообщил заместитель руководителя департамента Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Коми Михаил Тарбаев. По данным начальника гидрорежимной партии Вычегодской геологоразведочной экспедиции Валентины Лапицкой, сегодня город пользуется поверхностными водами, на которые негативно влияют различные стоки, выбросы предприятий и прибрежный мусор, смываемый во время половодья. С 1998 года экспедиция тщательно изучала территории в радиусе 30 километров от Сыктывкара. Среди выявленных подземных источников отбирались менее удаленные от города, которые могут обеспечить полностью или частично Сыктывкар хозяйственно-питьевой водой. В результате, были обнаружены два перспективных участка подземных вод. Один из них располагается на правом берегу реки Вычегда, в десяти километрах от Эжвинского района Сыктывкара, и может выработать 25 тысяч кубических метров в сутки. Этого достаточно, чтобы полностью обеспечить район водой. С остальной частью Сыктывкара ситуация обстоит сложнее: единственный приемлемый водозабор "Бадья" расположен в районе нового строящегося аэропорта, в 20 километрах от города. Он рассчитан примерно на 50 тысяч кубических метров воды в сутки, тогда как городу нужно около 80 тысяч. Следующим этапом в реализации проекта должна стать разработка технико-экономического обоснования обеспечения города альтернативными источниками хозяйственно-питьевой воды. Это возможно при объединении усилий органов управления и финансовых средств городских и республиканских уровней, считает М.Тарбаев. На осуществление проекта необходимо около трех лет и 5-7 миллионов рублей в год. М.Тарбаев отметил, что мэр Сыктывкара Сергей Катунин в полной мере осведомлен о "водной" проблеме города и в письме к Минприроды РК просил поддержать проведение подобных работ на ближайшую перспективу. Информационное агентство «Комиинформ» назад 2002-июль/15 вперед

Доклад "О приоритетных направлениях деятельности Федерального агентства по недропользованию" Аналитическая записка, подготовленная к заседанию рабочей группы Федерального агентства по недропользованию Представляем "Минеральные ресурсы мира", 2002 год, том 2 Государственный доклад о состоянии МСБ РФ Анализ перспектив освоения газовых ресурсов Восточной Сибири и Дальнего Востока Представляем уникальное издание - Атлас лицензий РФ на нефть и газ

Каптаж

(франц. captage, от лат. capto - ловлю, хватаю), комплекс инженерно-технических мероприятий, обеспечивающий вскрытие подземных вод, нефти и газа, вывод их на поверхность Земли и возможность эксплуатации при устойчивых во времени оптимальных показателях (дебит, химический состав, температура и др.). Для перехвата пресных, термальных, промышленных подземных вод пользуются также равнозначным термином "сооружение водозабора".

Культура К. известна с ранних эпох цивилизации и достигала высокого уровня в Древнем Риме (термы императора Каракаллы, водопроводные сооружения), Месопотамии, Северной Африке (Акве-Флавнане), Средней Азии, на Кавказе (кяризы) и др.

Современные каптажные сооружения для подземных вод отличаются большим разнообразием типов и конструкций, учитывающих особенности гидрогеологических условий местности, состав воды, технические и санитарные требования, определяемые заданными режимом водопотребления и целевым назначением эксплуатируемых вод. Простейшим типом каптажных сооружений является шахтный колодец (рис. 1), перехватывающий подземные воды неглубоко залегающих водоносных горизонтов; для предотвращения обвалов стенки колодцев закрепляются каменной кладкой, монолитным бетоном и др. При вскрытии нескольких водоносных слоев горизонт, намеченный к эксплуатации, изолируется от ниже- и вышележащих слоев путём их тампонажа. Наряду с колодцами применяются штольни - протяжённые горизонтальные или слабонаклонные горные выработки, сооружаемые в сильно пересечённых местностях. Иногда штольни сопровождаются системой наклонных, горизонтальных или восстающих скважин, пробуриваемых в боковых стенках и забойной части подземной галереи для увеличения притока воды. К. штольнями осуществлен в СССР в Пятигорске;: за рубежом - в Баньер-де-Люшоне (Франция), Бен-Харуне (Алжир) и др. К. безнапорного источника может осуществляться с помощью камеры (рис. 2).

Наиболее распространённым типом каптажных сооружений являются буровые скважины - одиночные или групповые. Механизированная проходка скважин обеспечивает вскрытие водоносных горизонтов и зон в весьма сложных горно-геологических условиях на глубинах до 2 км и более. При этом удаётся надёжно разобщать водоносные горизонты в скважинах (обсадка трубами, цементация затрубного пространства), предотвращать обвалы стенок и прорыв воды по затрубному пространству, а также устанавливать насосное оборудование, обеспечивающее отбор с заданными эксплуатационными дебитами. Для обсадки таких скважин обычно применяются стальные трубы. При эксплуатации агрессивных подземных вод (углекислых, сероводородных, с низким pH и др.) каптажные скважины обсаживаются трубами из антикоррозийных материалов: легированных сталей, винипласта, полиэтилена, асбоцемента и прочими. Надкаптажные сооружения на месторождениях минеральных подземных вод выполняются в виде бюветов, павильонов, галерей.

К. нефтяных и газовых залежей заключается в герметизации и разобщении межтрубного пространства скважин, регулировании режима их работы и подачи в скважину (или отвода из неё) газа или жидкости. Это достигается специальным оборудованием устья нефтяной или газовой скважины. В зависимости от способа эксплуатации различают К. фонтанных, компрессорных, газлифтных и насосных скважин.

Лит.: Абрамов С. К., Семенов М. П., Чалищев А. М., Водозаборы подземных вод, 2 изд., М., 1956; Лаврушко П. Н., Муравьев В. М., Эксплуатация нефтяных и газовых скважин, М., 1964; Поиски и разведка подземных вод для крупного водоснабжения, М., 1969; Вартанян Г. С., Яроцкий Л. А., Методические указания по поискам, разведке и оценке эксплуатационных запасов месторождений минеральных вод, М., 1970.

В. Г. Афонин, Г. С. Вартанян.

Материалы предоставлены проектом Рубрикон

Минеральные воды,

подземные (иногда поверхностные) воды, характеризующиеся повышенным содержанием биологически активных минеральных (реже органических) компонентов и (или) обладающие специфическими физико-химическими свойствами (химический состав, температура, радиоактивность и др.), благодаря которым они оказывают на организм человека лечебное действие. В зависимости от химического состава и физических свойств М. в. используют в качестве наружного или внутреннего лечебного средства.

Закономерности образования и распространения. Процесс образования М. в. весьма сложен и ещё недостаточно изучен. При характеристике генезиса М. в. различают происхождение самой подземной воды, присутствующих в ней газов и образование её ионно-солевого состава.

В формировании М. в. участвуют процессы инфильтрации поверхностных вод, захоронения морских вод во время осадконакопления, высвобождение конституционной воды при региональном и контактовом метаморфизме горных пород и вулканические процессы. Состав М. в. обусловлен историей геологического развития, характером тектонических структур, литологии, геотермических условий и другими особенностями территории. Наиболее мощные факторы, обусловливающие формирование газового состава М. в., - метаморфические и вулканические процессы. Выделяющиеся во время этих процессов летучие продукты (CO₂, HCl и др.) поступают в подземные воды и придают им высокую агрессивность, способствующую выщелачиванию вмещающих пород и формированию химического состава, минерализации и газонасыщенности воды. Ионно-солевой состав М. в. формируется при участии процессов растворения соленосных и карбонатных отложений, катионного обмена и др.

Газы, растворённые в М. в., служат показателями геохимических условий, в которых шло формирование данной М. в. В верхней зоне земной коры, где преобладают окислительные процессы, М. в. содержат газы воздушного происхождения - азот, кислород, углекислоту (в незначительном объёме). Углеводородные газы и сероводород свидетельствуют о восстановительной химической обстановке, свойственной более глубоким недрам Земли; высокая концентрация углекислоты позволяет считать содержащую её воду сформировавшейся в условиях метаморфической обстановки.

На поверхности Земли М. в. проявляются в виде источников, а также выводятся из недр буровыми скважинами (глубины могут достигать нескольких км). Для практического освоения (см. Каптаж) выявляются месторождения подземных М. в. со строго определёнными эксплуатационными возможностями (эксплуатационными запасами).

На территории СССР и зарубежных стран выделяются провинции М. в., каждая из которых отличается гидрогеологическими условиями, особенностями геологического развития, происхождением и физико-химическими характеристиками М. в.

Характеристики

Список файлов книги