Природные воды

Орский Урал

Яман-Касинское месторождение

Обводненность участка месторождения очень слабая, что обсуловлено рядом факторов: климатическими условиями (шрапичеппым количеством осадков при высокой степени их испаряемости), геоморфологической обстановкой (интенсивным дренированием участка овражно-балочной сетью и слабой водопроницаемостью четвертичных отложений). В пределах участка подземные воды встречаются как среди элювиально-делювиальных отложений (верховодка), так и среди коренных пород палеозоя (трещинные воды).

Воды элювиально-делювиальных отложений залегают па глубинах 0-2,5 м. Расход их резко колеблется от 0,1 до 1,0 л/с при понижении на 0,5 м. Обусловлен он в основном количеством выпавших осадков, временем года. В дождливый и снеготалый периоды воды напитывают суглинки практически до полного насыщения. В засуху верховодка исчезает или спускается вниз по склону и резко уменьшает дебит.

Выклинивающихся на поверхность участка вод мало. Дебит источников полностью подчинен атмосферным осадкам, а по склонам оврагов и тальвегам - режиму трещинных вод. Расход источников 0,01-0,1 л/с. Места их выхода обычно заболочены. Осенью они пересыхают.

Воды коренных пород также формируются за счет атмосферных осадков (преимущественно снеготалых вод) в местах выхода коренных пород на дневную поверхность. Воды безнапорные, уровень их залегания 2-20 м, колебания уровня около 2 м, преимущественно за счет осадков (снеготалых вод); удельный дебит 0,04 л/с; коэффициент фильтрации 0,06 м/сут. Несмотря на все разнообразие водовмещающих разностей пород, водоносный горизонт - единый. Водовмещающие породы до 10 м 57

практически вывстрслыс, до 50 м трещиноватые, ниже преимущественно монолитные. Наиболее водообильны диабазы, базальтовые порфириты и их туфы. Линаритовые, липарито-дацитовые и дацитовые порфиры менее трещиноваты и (как следствие) менее водообильны. Большое значение имеют воды зон нарушений, широко развитые на участке. Циркуляция вод по ним весьма интенсивная. Зеркало их также свободное.

Гидрогеологические условия участка Яман-Касинского месторождения способствовали формированию здесь слабоминерализованных гидрокарбонатных вод. Встречающиеся на месторождении сильноминерализованные сульфатные воды распространены локально и связаны непосредственно с зоной окисления рудного тела.

В водах рассматриваемого участка за пределами рудного тела средние содержания макрокомпонентов достигают следующих значений: НСО₃ —

120,1 мг/л; SO₄^2-— 21,4; Cl — 20,0; Na⁺ — 31,7; Са²⁺ — 32,8; Mg²‘ -31,7 мг/л. Общая минерализация — 255,98 мг/л. Величина pH в водах района составляет в среднем 7,4 (6,4—8,4). Величина общей энтропии Н,„ этих вод составляет 0,83, что свидетельствует о смешанном характере вод, в которых четко не выявляется направленность гидрогеохимического процесса. Величина энтропии, вычисленная для катионов, составляет 0,68 за счет преобладания иона Са, а для анионов Н_т = 0,88 (таблица 2. I).

Содержание рудных элементов в этих фоновых водах близко к порогу чувствительности анализа. Формула солевого состава вод, по Курлову, следующая:

М0.23^//С^^76С/16^⁷^7.5;

Са 54 Mg 35 Na 9

В центральной, рудоносной части участка благодаря широкому развитию зон дробления субмеридионального направления и близко расположенной глубоковрезанной дрены — долины реки Блявы, имеющей субширотное направление, формируется водный поток юго-юго-западного направления.

Таблица 2.1 - Химический состав подземных вод участка Яман-Касинского месторождения

59

Рудное тело, а также экзогенные и эндогенные ореолы находятся в центральной части этого потока. Рудное тело месторождения слепое и расположено ниже уровня грунтовых вод. Благодаря электрохимическому растворению, микробиологическим процессам и начавшемуся, хотя и слабому, окислению сульфидных минералов (пирита и др.) в подземных водах, взаимодействующих с рудным телом и геохимическими ореолами, существенно повышается содержание как макро-, так и микроэлементов.

Этому способствует и высокая скорость циркуляции трещинно-жильных вод.

Состав вод становится сульфатным.

Формула Курлова для этих вод:

,У0.420^^85ЯС°зЧС/4

Си .2 Zn 2.2 pH 6.3 ;

Са 46 Na 32 Mg 22

Содержание и поведение макро- и микрокомпонентов в водах рассматриваемого участка характеризуются следующими особенностями.

Рассматривая содержание макрокомпонентов в водах участка, можно отметить, что наибольшее значение из катионов отмечается у Са²⁺. Абсолютные величины его колеблются в пределах 6-65 мг/л, максимальные значения (65 мг/л) свойственны центральной рудоносной части участка. С глубиной содержание Са²⁺ и других катионов возрастает.

Содержание Mg" в водах месторождения имеет существенно меньшее значение и равно 4-45 мг/л. Наибольшие величины также свойственны центральной рудоносной части участка.

Содержание Na'+K.' в водах участка колеблется в пределах 6-95 мг/л. На распределении этих компонентов в значительной мере сказываются смена различных по основности пород, в частности, диабазов и дацитовых порфиров, а также степень проявления гидротермально-метасоматических процессов в последних (серицитизация и т. д.). В центральной рудоносной части участка содержание Na⁺ + К.⁺ возрастает в 15 раз.

Содержание НСО₃-иона в водах участка равно 12-281 мг/л. Четкие закономерности в распределении этого аниона установить трудно. Отмстим 60

лишь, что в общем балансе анионов его доля существенно уменьшается именно в центральной рудоносной зоне участка.

Содержание С1-иона в водах также колеблется в широких пределах от 7 до 38 мг/л. Наблюдается некоторое увеличение абсолютного количества этого аниона и доли его в общем балансе непосредственно вблизи контура сульфатных вод. Создается своеобразное кольцо вод с повышенным содержанием Cl-иона вокруг рудной залежи.

Содержание SOj-иона в водах участка колеблется в очень широких пределах от 5 до 285 мг/л. Резкое возрастание в 50 и более раз этого компонента установлено в центральной рудоносной части участка. Рост содержания этого иона в водах служит надежным поисковым признаком медноколчеданных руд в районе. Для Яман-Касинского месторождения поток сульфатных вод ограничен изоконцентрациями 100 и 200 мг/л. Направление последнего юго-юго-западное (рисунок 2. 1). Столь же характерна для вод этого месторождения и повышенная величина отношения SO4/CI. Для Яман-Касинского месторождения значения этого отношения колеблются в пределах 0,1-28,0. Максимальные его величины свойственны центральной рудоносной части. Величина энтропии Н,„ для сульфатных вод составляет 0,82. Однако в анионном составе, где преобладают ионы SO₄, величина энтропии уменьшается до 0,47.

В пределах центральной части участка в водах установлено повышенное содержание Fe. Его появление здесь обусловлено наличием сульфидов (пирита) в коренных породах. Абсолютная величина его содержания равна 4,3 мг/л. Такие содержания Fe отмечены при изучении столь же слабоокисленного месторождения — Весеннее. О начальных процессах окисления свидетельствует и малая величина отношения окисной и закисной форм железа в рассматриваемых водах.

Минерализация (М) вод участка имеет значение 143-477 мг/л. Некоторое увеличение этой величины свойственно центральной рудоносной части участка, с изоконцентрациями 300-400 мг/л. Процессы, происходящие в районе рудного тела месторождения, обусловили изменение в водах концентрации иона водорода. На общем фоне нейтральных вод (pH = 7,5) наблюдается ноток слабокислых вод pH = 6,5 и меньше). Естественно, что под воздействием минерализованных пород в водах существенно изменяется и содержание рудных элементов. Для подземных вод рудоносных районов Орского Урала установлены следующие фоновые значения рудных элементов: Си — 6 мкг/л, Zn — 116, Мо — 1, As — 0.4 мкг/л. Для ряда элементов (Pb, Ag и др.) фоновые значения оказались существенно ниже порога чувствительности анализа. В водах Яман-Касинского месторождения содержатся все элементы-индикаторы медноколчеданных месторождений.

Си so*

• 1 ореолы Си с содержанием 30 мкг/л, Zn 100 мкг/л, pH 7. SO₄ 100 мкг/л, SO4/CI 5. М (минерализация) 300 мкг/л; 2 ореолы Си с содержанием 100мкг/л, Zn 300 мкг/л, pH 6,5, SOi 200 мкг/л, SOj/Cl 10, М 400 мкг/л; 3 контур рудного тела; 4-бурожелезняковая зона;
• 5 - тектонические нарушения.

Рисунок 2.1 - Гидрогсохимичсская карта Яман-Касинского

месторождения

Содержание Си в водах участка колеблется в пределах от неопределенного до 1 200 мкг/л. Центральная рудоносная часть участка оконтуривастся изоконцентрациями 30, 100, 300 1000 мкг/л. Максимальное значение Си свойственно центральной части потока, К_а равен 240. Ореол Си в водах месторождения относится к высокоаномальным. Столь же значительный рост концентраций в водах месторождений отмечался выше для 804-иона. Для таких вод характерна значимая положительная корреляция между SO₄ и Си. Источником Си в водах Яман-Касинского месторождения является халькопирит.

Активной миграции Си способствует нейтральный фон водовмещающей среды. Основными формами миграции меди при указанной величине pH являются хлоридные, сульфатные и гидрокарбонатные комплексы. Описываемый ореол Си в водах месторождения имеет площадь 65504 м² и существенно превышает как размеры рудного поля, так и эндогенного ореола. Направление ореола, точнее потока, как уже указывалось выше, юго-юго-западное. Протяженность потока Си, видимо, следует связать со слабым метаморфизмом вод за счет осаждения, соосаждения, сорбции и т. д. Среди основных осадителей меди следует отметить гидроокислы, в частности, железа. Однако высокое содержание в водах 8О₄-иона значительно снижает поглотительную емкость гидроокислов.

Концентрация Zn в водах месторождения достигает величины 2200 мкг/л при фоне по участку — от неопределенных до 10 мкг/л. Коэффициент аномальности этого элемента, судя по параметрам его распределения в водах рудоносных районов Орского Урала, ограничен величиной 22. Основным источником Zn в водах месторождения Яман-Касы является сфалерит. Отношение абсолютных значений Zn и Си в водах участка равно 2. Форма миграции и характер поведения Zn в водах месторождения во многом аналогичны Си. Морфология и размеры их ореолов близки. Площадь ореола составляет 72666 м², однако размеры потока Zn несколько сужены, что, видимо, обусловлено теми же причинами, которые сказались и на абсолютном содержании Zn.

Свинец менее распространен в водах месторождения. Источником его является редко встречаемый галенит и ряд гипергенно-преобразованных минералов. Встречаемость последних на месторождениях крайне редкая. Абсолютное содержание свинца в рудах месторождения ниже Zn в 200 раз, Си — в 100 раз. Малое содержание РЬ в исходных рудах (ореолах), ограниченная миграционная способность элемента обусловили характер его распределения в водах на участке. Значимые величины РЬ в водах., установлены только в отдельных точках вблизи рудного тела. Содержание свинца в них равно 0,1 мг/л.

Мышьяк, как и свинец, редко встречается в водах месторождения. Основным источником его являются арсенопирит и изоморфные примеси в пирите. Однако абсолютные содержания As в рудах и эндогенном ореоле месторождения ничтожно мало. В водах As мигрирует преимущественно в форме мышьяковистой кислоты. Максимальная концентрация этого элемента в водах на участке не превышает 0,5 мкг/л, т. е. близка к фоновому значению для рудоносных толщ.

Содержание Мо в водах месторождения также низкое. В рудах месторождения и геохимических ореолов в коренных породах содержание Мо близко к фоновому. Спектральным анализом при чувствительности 0.1x10 ³% он обнаруживается не более чем в 50 % проб. Мо обнаружен в породообразующих и сульфидных минералах. Анионогенные свойства элемента обусловливают его высокую миграционную способность, что приводит к повышенному содержанию Мо (так же As) в водах степной зоны в условиях безрудных участков. На участке Яман-Касинского месторождения абсолютные содержания Мо в водах колеблются в пределах 2-5 мкг/л при фоне 1 мкг/л, т. е. коэффициент аномальности достигает величины 5. Закономерностей в распределении Мо в водах относительно рудного тела не установлено.

Другие элементы-индикаторы медно-колчеданных месторождений (Ва, Со и др.), в связи с низким содержанием в исходных породах данного месторождения, ограниченной миграционной способностью, низкой чувствительностью химического анализа в водах участка Яман-Касы не обнаружены.