ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4285

Скачиваний: 7

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

 

181 

 

15.4.3. Неметаллические полезные ископаемые 

В  осадочных  отложениях  Беларуси  обнаружены  разнообразные  неметалли-

ческие ископаемые: 

 

соли (калийная, калийно-магнезиальная, каменная, гипс и ангидрит); 

 

агромелиоранты  и природные  сорбенты (доломиты, фосфориты,  сапропель, 
глауконит, целитосодержащие силициты); 

 

индустриальное сырье (строительный и облицовочный камень, каолины, пи-
рофиллит,  тугоплавкие  и  огнеупорные  глины,  бентонит,  пески,  диабазы, 
волластонит, графит, янтарь, кремень); 

 

строительные  материалы  (мел,  мергель,  глинистые  породы,  строительные 
пески и гравийно-песчаные породы). 
 

15.4.4. Подземные воды 

В  Беларуси  имеются  большие  запасы  подземных  вод:  пресные,  минераль-

ные, лечебные и промышленные. Это возобновляемые запасы полезных ископае-
мых. Они постоянно взаимодействуют с горными породами, поверхностными во-
дами  и  атмосферой.  Подземные  воды  приурочены  к  породам  кристаллического 
фундамента и осадочным породам. 

Верхний гидрогеологический этаж зоны активного водообмена представлен 

мощным покровом четвертичных отложений. Подземные воды его подразделяют-
ся на грунтовые (безнапорные) и межморенные (напорные). 

Средний  гидрогеологический  этаж  осадочного  чехла  формируется  маги-

стральными,  иногда  средними  реками,  и  структурно-геологическим  фактором. 
Движение вод напорное и мало зависит от геоморфологической структуры. 

Нижний водонапорный этаж минерализованных вод относится к зоне замед-

ленного водообмена. Местами  наблюдается активная  гидравлическая  связь  с во-
дами  вышележащих  этажей.  Это  приводит  к  снижению  минерализации  подзем-
ных вод. 

Химический  состав  пресных  подземных  вод  преимущественно  гидрокарбо-

натно-кальциево-магниевый  с  минерализацией  0,1–0,6г/л  и  повышенным  содер-
жанием железа 1,5–3,0мг/л (ПДК 0,3 мг/л), марганца (до 0,5–0,8 при ПДК 0,1мг/л). 
На  большей  части  территории  Беларуси  химический  состав  подземных  вод  не 
имеет существенного отклонения от природного фонового. 

Минеральные лечебные воды

 имеют минерализацию более 1г/л и делятся на 

питьевые  (лечебные  и  лечебно-столовые)  и  бальнеологические  (для  наружного 
применения в виде  ванн, примочек  и т.д.).  Лечебные  свойства  минеральных  вод 
определяются следующими показателями: общая минерализация; ионно-солевой, 
газовый  и  микроэлементный  состав;  терапевтически  активные  органические  ве-
щества;  радиоактивность,  температура,  активная  реакция  (рН).  По  ионно-
солевому составу, наличию активных ионов и газовому составу минеральные во-
ды  подразделяются  на  классы  и  подклассы.  Основные  классы  вод  следующие: 
гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные и их комбинации. При отнесении вод 


background image

 

182 

к  подклассу  учитываются  ионы,  содержащиеся  в  концентрациях  более  20  мг-
экв %. 

В  Беларуси  выделяются  следующие  бальнеологические  группы  минераль-

ных вод: без специфических компонентов и свойств; сероводородные; бромные и 
иодо-бромные; железистые и радоновые. 

Промышленные воды

 в Беларуси представлены хлоридными рассолами сре-

ди  девонских  и  верхнепротерозойских  отложений  Припятского  прогиба.  В  них 
концентрируются 

Br, I, Sr

 и редкие щелочные металлы. Выделено до шести типов 

промышленных рассолов. 

Иодо-бромно-редкометаллоносные рассолы хлоридно-кальциево-натриевого 

и хлоридно-натриево-кальциевого геохимических классов имеют среднюю мине-
рализацию  331  и  360г/л.  Содержание  иода  составляет  11–95мг/л,  брома  –  1407-
5370, редких металлов – 636–4002мг/л. 

Хлоридно-магниево-кальциевые  рассолы  в  межсолевом  комплексе  имеют 

минерализацию  363–438г/л  с  пониженным  содержанием  иода  (11–22мг/л)  и  по-
вышенным брома (4,03–6,5г/л). 

Бромно-редкометальные  рассолы  удерживают  брома  4,6–6,6г/л,  редких  ме-

таллов – 0,9–2,7г/л. 

Несмотря  на  разнообразие  полезных  ископаемых  Беларуси  затраты  на  им-

порт  минеральных  сырьевых  и  топливных  ресурсов  превышают  показатели  экс-
порта.  Однако  недра  Беларуси  располагают  достаточными  потенциальными  воз-
можностями. Необходимо лишь детальное и систематическое исследование недр 
республики. 


background image

 

183 

16. ГЕОХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ 

Геохимия  элементов  определяется  внутренними  и  внешними  факторами 

миграции, экология – физико-химическими свойствами самих элементов и их со-
единений. Природные и техногенные факторы создают условия образования био-
геохимических эндемий, поэтому при проведении исследований необходимо раз-
рабатывать способы оптимизации ландшафтов. Для решения практических вопро-
сов, связанных с геохимией и экологией элементов, приводим важнейшую необ-
ходимую информацию по каждому из них (В.В. Иванов, 1994 – общие сведения; 
Ю.И. Москалев, 1985 – минеральный обмен). 

Кларк химических элементов в земной коре приведен по Дж. Эмсли (1993), 

в скобках – по Л.Н. Овчинникову (1990) на основе публикаций А.П. Виноградова, 
С.Р. Тейлора, К.Х. Ведеполя, Д.М. Шоу, Б. Мейсона, К.К. Турекяна, А.А. Беуса; в 
почве и золе растений – по А.П. Виноградову (1962), Д.П. Малюга (1963); в реч-
ных водах – по К.К. Турекяну. 

ВОДОРОД

 

Бесцветный газ, не растворяется в воде. Число изотопов с учетом ядерных 

изомеров 3.  Преобладает на солнце  большинстве звезд. В природе распространен 
изотоп 

1

Н 

(99,985%), незначительное количество 

2

Н 

(0,015%), период полураспада 

3

Н 

– 12,26 года с  β типом распада. Радиус 

Н

– 

– 154, 

Н

+

 – 10

-5

, атомный 78 пм. Ос-

новная линия в атомном спектре 656,285нм. 

 Кларк водорода в земной коре 0,152% (0,11), в атмосфере – 0,53

.

10

-4

об.%. 

Водород  широко  распространен  в  природе:  в  воде,  минеральных  и  ор-

ганических  соединениях.  В  свободном  состоянии  его  очень  мало.  Из-за  малого 
заряда  ядра  атом  водорода  сравнительно  слабо  притягивает  электроны  и  присо-
единяет  лишь  тогда,  когда  другие  элементы  легко  их  отдают,  т.е.,  щелочные  и 
щелочноземельные  металлы  при  их  нагревании.  Более  характерны  соединения 
водорода,  в  которых  он  проявляет  положительную  степень  окисления.  Он  взаи-
модействует почти со всеми неметаллами. 

Среди изотопов водорода научный и практический интерес вызывает дей-

терий (

2

Н

). Он накапливается в древних минералах и водах. Тритий встречается в 

верхних слоях атмосферы, может выпадать с атмосферными осадками. Образует-
ся под воздействием ионизирующего излучения. 

 

ГЕЛИЙ

 

Инертный газ и один из важнейших элементов Солнечной системы, космо-

са. Объем в атмосфере – 5,2·10

–4

 % (5,2 мг/т). Время нахождения в атмосфере10

7

 

лет. Состоит из однородных молекул газа. Слабо растворяется в воде. Число изо-
топов с учетом ядерных изомеров  5. В природе известны 2 изотопа гелия. Наибо-
лее распространены 

4

Не

 (99,99%), 

3

Не

 (0,000138%). Радиус гелия атомный 128 пм. 

 Кларк в земной коре 0,8·10

-6

% (6

.

10

-5

см

3

/г). Элемент попутной добычи га-

зов  (7%  в  природном  газе).  Много  содержится  в  подземных  водах  при  низкой 
температуре и в низких концентрациях в застойных водах. Источниками и место-
рождениями  гелия  могут  быть  углеводородные  газовые  струи,  радиоактивные 


background image

 

184 

минералы,  минеральные  источники,  глубинные  дислокации,  замкнутые  куполо-
видные структуры. 

В  организме  человека  хорошо  всасывается  в  желудке.  Заболевание,  вы-

званное избытком гелия – асфиксия. Период полувыведения 7–60 мин. Использу-
ется при водолазных работах на больших глубинах, в аэростатах и приборах для 
низкотемпературных исследований. 

ЛИТИЙ

 

 Мягкий, белый, серебристый металл. Медленно реагирует с кислородом и 

водой. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 5. В природе распространены 
два стабильных изотопа: 

7

Li

 (92,5%), 

6

Li

 встречаются реже (7,5%). Радиус ионный 

Li

+

– 78, атомный –152 пм. Основная линия в атомном спектре – 670,776 нм. 

Кларк 

Li

 в земной коре  2,0∙10

43

% (2,5

.

10

-3

) (концентрируется в пегматитах, 

соляных  озерах),  морской  воде  –  0,17∙10

–4

,  речных  водах  –  2,5∙10

–7

,  живом  ве-

ществе – 1

.

10

–5 

%. 

Известно 46 минералов лития, все редкие, из них основные – сподумен, ле-

пидолит,  пенталит.  Содержание  в  собственных  минералах  низкое  (3,2–7,6%  в 
форме оксида), что объясняется его небольшой атомной массой, а также тем, что 
литиевые минералы представлены двойными солями. Последнее обусловлено ма-
лыми  значениями  его  энергетических  показателей,  вследствие  чего 

Li 

с  трудом 

строит самостятельные кристаллические структуры и нуждается в помощи более 
сильных и более распространенных элементов.  

Ионный радиус лития близок к ионному радиусу железа и магния, поэтому 

они  изоморфны в  минералах.  Из-за  малого  ионного  радиуса  и  низкой  координа-
ции  (IV-VI)  изовалентный  изоморфизм  его  с  другими  щелочными  металлами  с 
крупными катионами и высокой координацией затруднен. В половине минералов 
лития, в том числе в большинстве его силикатов, элементы 

K, Na, Cs, Ca, Ba, Sr 

и

 

Rb

 являются не изоморфными, а парагенными. Для него характерен гетеровалент-

ный изоморфизм, особенно с 

Mg

 и 

Fe

(II). 

Образование двойных солей обусловлена большой  активной поляризацией 

лития.  По  щелочности  он  слабее  других  щелочных  металлов.  Частично  концен-
трируется  в  решетках  железа  и  магния,  Слабо  улавливается  алюмокремниевыми 
решетками минералов пегматитов и концентрируется в минеральных источниках 
(Виши во Франции). В условиях гипергенеза литий рассеивается, но накапливает-
ся в глауконитах (до 13%),  меньше в боратах.  

Геохимический барьер лития  испарительный. Элемент слабо подвижный в 

любой геохимической обстановке. Почти все соли хорошо растворимы, за исклю-
чением 

Li

2

CO

3

,  LiF

, особенно 

Li

3

PO

4

. Ограничена способность к комплексообра-

зованию.  Практические  месторождения  приурочены  к  гранитным  пегматитам 
(сподумен),  олово-литиевым  пневматолитам,  минеральным  термам.  Возможна 
комплексная добыча 

с Rb, Cs, Be, Nb (Ta), Sn,

 драгоценными камнями (светлые и 

розовые бериллы), попутная добыча с оловом. 

В организме человека содержится 0,67 мг  лития.  Суточное поступление с 

пищей – 0,1мг. Много в черном хлебе, морепродуктах.  Период полувыведения – 
1–2  суток.  Токсичная  доза  –  92–200  мг.  Концентрируется  в  крови  и  мышечной 
ткани. При дефиците 

K

 и 

Na

 реабсорбируется и заменяет их в тканях. При недо-


background image

 

185 

статке  лития  снижается  рост  и  развитие  организма,  развиваются  галлюцинации. 
При  избытке  лития  появляются  токсические  признаки:  астения,  сонливость, 
нейропатия,  тремор,  снижение  болевой  чувствительности,  светобоязнь,  нистагм, 
мышечные судороги, стерильность у мужчин, трахеобронхит.  

Растения-концентраторы

:

  пасленовые,  лютиковые,  солянки,  мальвовые, 

табак, белена, дурман, красные и бурые водоросли, сабельник, алоэ. 

Используется в технике в виде сплавов с 

Al 

и

 Mg

 в смазках, аккумуляторах, 

стеклах, медицине и ядерных бомбах. Литий является единственным промышлен-
ным источником трития. 

БЕРИЛЛИЙ

 

Металл, с воздухом и водой не взаимодействует. Число изотопов с учетом 

ядерных изомеров 6. Распространен в природе 

9

Be

 (100 %),  следы радионуклида 

10

Be

 с Т

1/2

 = 1

.

10

лет. Распад радионуклида идет с образованием  β частиц. Основ-

ная линия в атомном спектре – 467,342 нм. Радиус 

Ве

2+

–  34, атомный – 113,3 пм. 

 Кларк 

Be

 в земной коре 2,6

.

10

–4

%

 

 (2,0

.

10

-4

),  почве – 6·10

–4

,  золе растений 

– 2·10

-4

%,  речных водах –  0,2 мкг/л. 

Оксифильные  свойства  берилия  высокие.  Изоморфизм  ограничен  из-за 

большой разницы в зарядах 

P, V, Cr

. Способен к комплексообразованию. Концен-

трируется  в  кислых  породах  и  щелочных  пегматитах  (берилл).  Близок  по  свой-
ствам к 

B, Al, Mg, Si, Ca, Zn

. Характерен парагенезис с 

Na, Ca

 и 

Al

, а также почти 

полное отсутствие с калием. 

 Геохимические  свойства  бериллия  определяются  малым  ионным  ра-

диусом,  низким  координационным  числом,  относительно  высоким  потенциалом 
ионизации второго (валентного) электрона и амфотерностью. По размерам ионно-
го радиуса бериллий близок к 

Si

, но сильно проигрывает ему в потенциале иони-

зации и валентности, поэтому замещение бериллия кремнием, несмотря на сход-
ство  их  координационных  чисел  (IV),  энергетически  невыгодно  и  в  природных 
минералах встречается редко. Поляризация бериллия высокая и активная, чем вы-
звана трудная растворимость ряда его солей. Имеется сходство с ионами типа ку-
про (

Zn, Cd

). Поляризация и амфотерный характер оксидов вызывают образование 

комплексов  [

BeO

2

]

2- 

или  [

BeO

4

]

6

.  Возможны  замещения  с 

Si 

и 

Al. 

Большинство 

минералов  относится  к  гранитным  пегматитам,  реже    к  нефелин-сиенитовым  и 
сиенитовым. В первых образуются собственные решетки минералов, во вторых – 
он  входит  в  чужие  решетки  путем  замещения  комплексного  аниона  алюминия. 
Бериллий неизвестен в поверхностных образованиях, а его активная поляризация 
ведет к быстрой сорбции в почвах. 

В  магматических  породах  щелочноземельного  ряда  содержание  бериллия 

закономерно  возрастает  от  ультраосновных  пород  (0,2  г/т)  к  кислым  (3,5  г/т);  в 
различных группах щелочных пород изменяется от 2 (кимберлиты) и 3,9 (миакси-
ты)  до  18  г/т  (агпаитовые  нефелиновые  сиениты).  Обнаруживается  в  гранитных 
пегматитах, апатитах, скарнах, грейзенах. Месторождения могут формироваться в 
метаморфогенных  условиях.  Большое  влияние  оказывает 

F,

  который  образует  с 

Be

 устойчивые комплексы типа (

BeF

4

)

2–

, (

BeF

3

)

1–

, (

BeF

2

), (

BeF

)

+

. Фтор – главный 

экстрактор и переносчик бериллия в магматогенных (особенно гидротермальных) 
месторождениях.  В  них  присутствует  постоянный  парагенезис  с  флюоритом.