Геохимия криогенных зон окисления

Криогеохимия, сравнительно молодое научное направление, находится на стыке геохимии и криологии (мерзлотоведения). Объектом исследования криологии являются различные природные и техногенные системы, пребывающие в мерзлом состоянии как достаточно длительное (до миллионов лет), так и сравнительно короткое время. Состояние, структура, физические и химические свойства, а также динамика криосистем существенно меняются в зависимости от географического положения. Это обусловливает многообразие физико-химических факторов, определяющих характер криогеохимических процессов, которые в силу своей специфики принципиально отличаются от геохимических процессов при положительных температурах.

До 1960 г. большинство исследователей считало многолетнюю мерзлоту зоной химического покоя. Это ошибочное представление в последующие годы было опровергнуто полевыми, экспериментальными и теоретическими исследованиями. Однако некоторые работы, которые можно отнести к предвестникам формирования крио-геохимии как научного направления были опубликованы ранее. К ним относятся исследования: Б.П. Вейнберга [1940] и В.И. Арабаджи [1954], посвященные свойствам льда; НА. Цытовича [1945,1947] — о незамерзающей воде в мерзлых грунтах; А.А. Ананяна [1952] — о миграции влаги в мерзлых породах; B.R. Puri и др. [1954,1957] — о понижении температуры замерзания воды в пористых телах.

После 1960 г. отмечался резкий всплеск публикаций, посвященных геохимии, химии и физике мерзлоты. В некоторых докладывались результаты полевых наблюдений. Это работы О.П. Иванова [1966], Г.А. Юргенсона, Ю.П. Безродных [1966], ГА. Юргенсона [1968] о криогенных зонах окисления и ореолах рассеяния; С.Л. Шварцева и др. [Шварцев, 1963, 1972, 1978; Шварцев, Лукин, 1965], В.Н. Макарова [1985] по гидрогеохимии зоны мерзлоты; ИА. Тютюнова [1960, 1965, 1987] о криогенных процессах в почвах и горных породах; В.М. Питулько [1977, 1985] о формировании вторичных (наложенных) ореолов рассеяния в криолитозоне; П.Ф. Швецова [1961] о криогенных геохимических полях и другие, более поздние.

Опубликован также ряд физических, химических и физико-химических работ теоретического и экспериментального плана [Боже-нова, 1957; Григорьева, 1957; Бокий, 1961; Бакаев, 1963; Нерсесова, 1961; Дербенева, 1965; Коркина, 1965; Достовалов, 1973; Чистотинов, 1973; Иванов, Базарова, 1985; Иванов, 1985,1987; Романов, 1985; Уш-борн, 1988; и др.]. Обзор некоторых публикаций на эту тему дан в монографии А.Б. Птицына [1992J.Геохимические процессы в системах «вода — порода» в условиях мерзлоты протекают по иному механизму, чем при положительных температурах. Такие факторы, как криогенное концентрирование растворов, криогенное растрескивание пород и руд при колебаниях температуры, особые свойства пленочных растворов и т.д., существенно интенсифицируют процессы перевода ряда химических элементов (в частности, тяжелых металлов) в подвижное состояние. Многочисленные публикации, часть из которых приведена в списке литературы и обсуждается по тексту монографии, свидетельствуют о том, что криогеохимия заслуживает статуса самостоятельного научного направления.Данная монография посвящена конкретному разделу криогео-химии — формированию криогенных зон окисления на сульфидных месторождениях (рудопроявлениях). Тема эта весьма актуальна с точки зрения оценки негативного воздействия на окружающую среду при планируемой отработке ряда сульфидных месторождений Прибайкалья и Забайкалья: Удоканского медного, Озерного и Хо-лоднинского полиметаллических и др. Геоэкологической специфике криосистем пока еще уделяется недостаточное внимание.В предлагаемой вниманию читателя работе приведены экспериментальные данные, результаты термодинамического моделирования и полевых наблюдений, полученные авторами за последние 25 лет. Значительный объем экспериментальных исследований выполнен авторами по окислительному выщелачиванию сульфидов при положительных температурах. Результаты этих экспериментов опубликованы в журнальных статьях и в автореферате Т.И. Маркович [1999], однако в полном объеме представлены впервые. Их подробное изложение в данной работе обусловлено тем, что одной из важных задач является сравнение особенностей геохимических процессов «вода — порода (руда)» при положительных и отрицательных температурах.Цель монографии состоит в том, чтобы на конкретных примерах рассмотреть некоторые важнейшие вопросы фундаментальной крио-геохимии и ее принципиальные особенности с позиций физико-химического анализа. Авторы отдают себе отчет, что многие вопросы ими не рассмотрены или рассмотрены недостаточно. Между тем криогенные системы, распространенные в России, Канаде, США и раде других стран, заслуживают пристального внимания и как объект фундаментальной геохимии, и в чисто практическом отношении.