К геохимии цезия: источник цезия в термальных водах и кислых вулканитах

Области использования металлического цезия и его соединения широки и уникальны: от медицины, оптики, электроники, химического синтеза до ядерной энергетики и космических ионных двигателей. Данные по мировому производству и потреблению цезия не публикуются последние лет двадцать, однако, по нашим данным, мировая потребность на много выше того, что может предоставить добывающая промышленность (порядка 8—10 т/год), а мировые ресурсы составляют всего 180 тыс. тонн (в Cs2O) [Арсанова 2009]. Цезий, вне сомнения, — элемент будущего. Отсюда интерес к элементу, его источникам и, как следствие, — к его геохимии.

Цезий химически наиболее активный металл, что объясняется его высоким отрицательным электрохимическим потенциалом, поэтому в природе он может существовать только в виде соединений. Он относится к одному из рассеянных элементов, не полностью извлекается из руд и не имеет вторичного использования, но собственные минералы — образует.

Среднее содержание Cs в верхней части континентальной коры 5,5⋅10-4% [Григорьев 2008]. Максимальные концентрации тяготеют к кислым магмам: (1) цезиевые или содержащие цезий минералы глубинной кристаллизации кислых магм и пегматитов, и (2) стекла кислых вулканитов.

В первом случае это минерал поллуцит (Cs,Rb,Na)[AlSi2O6]·nH2O — основная цезиевая руда — и минералы, содержащие цезий до нескольких десятых процента: некоторые калиевые и литиевые минералы, главным образом, лепидолит и биотит. В той же минеральной ассоциации было открыто еще несколько редких цезиевых минералов [Агаханов 2010]. В минералах цезия заключено всего 0,243% всей его массы.

Во втором случае — это кислые вулканиты, содержащие 1,5×10-3 % цезия, который на 80—95% сосредоточен в их стеклах. На кратерах активных вулканов очень редко встречается как продукт сублимации цезиевый вулканический возгон — минерал авогадрит (K,Cs,Rb)[BF4].

Согласно расчетам среднее содержание цезия в осадочных породах континентальной коры — 9,5×10–4 %, — вдвое больше количества, соответствующего продуктам выветривания гранитно-гнейсового слоя современного состава — 4,5×10–4 % [Григорьев 2008]. То есть цезий избыточен для осадочных пород, что указывает на не выявленный источник его поступления в гидросферу. В расчетах не учитывался цезий вод, хотя известны его высокие содержания в гидротермах и горячих рассолах. Вероятно потому, что цезий в водах традиционно воспринимается как перемещенный в них из окружающих пород.