Геохимические особенности хлормагниевых солей

Магниевые соли карналлит и бишофит являются носителями ряда химических элементов, изучение которых представляет интерес как с точки зрения промышленного их извлечения при комплексном использовании минерального сырья, так и для решения ряда геологических задач.
К настоящему времени работами отечественных и зарубежных исследователей твердо установлено, что некоторые галофильные элементы — бром, рубидий, цезий — накапливаются в минералах соляных пород в виде изоморфной примеси; другие — бор, фтор, стронций — образуют собственные минералы. Эти элементы служат геохимическими индикаторами условий галогенной седиментации и используются также в качестве критериев при поисках калийных и магниевых солей. Добыча брома, рубидия, цезия и бора осуществляется из соляных отложений в России, США, Германии; лития и бора — из межкристальных рассолов озера Серлс (США) и озер Цайдамской впадины (Китай).
Геохимия соляной толщи Приволжской моноклинали изучена еще очень слабо. Ранее геохимический анализ калийных солей и бишофитов, в частности поведение в них брома и рубидия по разрезам площадей Наримановской (скв. 6), Городищенской (скв. 6040), Светлоярской (скв. 3) и Краснокутской (скв. 1), был проведен на кафедре геохимии МГУ (Валяшко и др., 1976, 1979; Жеребцова и др., 1986), что позволило выявить некоторые особенности условий формирования калийных и магниевых солей на территории западного обрамления Прикаспийской впадины.
В данной работе представлены результаты проведенных нами геохимических исследований магниевых солей.
Бром имеет склонность накапливаться преимущественно в наиболее поздних продуктах концентрации морской воды. Согласно шкале нормальных содержаний брома в соляных минералах по экспериментальным данным (Жеребцова, 1970), карналлит содержит 0,20—0,77% брома, причем максимальные его концентрации (0,36—0,77%) фиксируются в карналлите, кристаллизующемся из эвтонических рассолов вместе с бишофитом; в бишофите же содержание брома составляет 0,36—0,78%.

Распределение брома в хлоридно-магниевых солях Приволжской моноклинали подчиняется выявленной закономерности изменения его содержания в процессе сгущения морских рассолов. В карналлитовых породах концентрация брома варьирует от 0,051 до 0,390%, в бишофитовых его содержание достигает 0,55%. Соответственно величина бромхлорных отношений для этих пород составляет 0,94— 7,86 и 7,5—16.
Карналлитовые и бишофитовые породы характеризуются нормальным и несколько повышенным содержанием брома.
Бром в карналлитовых и бишофитовых породах Приволжской моноклинали представляет промышленный интерес и может быть извлечен при обогащении магниевых солей.
Рубидий. Опытными работами (Жеребцова, Волкова, 1966; Слив- ко, Петриченко, 1967; Маликова, 1967; Петрова, 1973; и др.) установлено, что при кристаллизации сильвина концентрация рубидия в жидкой фазе продолжает увеличиваться, тогда как при кристаллизации карналлита он переходит преимущественно в твердую фазу. Рассол после садки карналлита практически не содержит рубидия.
Этим можно объяснить низкое содержание его (0,0001—0,0003%) в бишофитах Приволжской моноклинали без примеси карналлита.
В карналлитовых породах концентрация элемента изменяется пропорционально количеству в них карналлита, хотя имеются существенные отклонения от этой зависимости.
В целом содержание рубидия в карналлитсодержащих породах Приволжской моноклинали незначительно; карналлита от 12— 16% до 70—80%. Минимальные значения содержания рубидия и рубидиево-калиевых отношений свидетельствуют о кристаллизации этих пород из высококонцентрированных рассолов на конечной стадии эвапоритового процесса. Об этом говорят также очень высокие значения бромхлорного коэффициента в карналлитовых породах, сформировавшихся в эвтоническую стадию
Литий и цезий  Концентрация лития и цезия в рапе солеродного бассейна растет вплоть до эвтонической стадии (Сливко, Петриченко, 1967). Элементы накапливаются в остаточных рассолах, вследствие чего повышенное их содержание фиксируется в соляных минералах и породах, обогащенных жидкими включениями, а также в захороненной рапе соляных толщ.
На Приволжской моноклинали в скв. 6 Александровско-Кисловской площади на глубине 4360 м вскрыт горизонт рапы с высоким содержанием лития; минерализация рассола составляла 321 г/л. Аналогичные рассолы вскрыты и в других солеродных бассейнах (Соколовский, Седлецкий, 1970; Деревягин и др., 1980).

Бор. Исследованиями установлено (Валяшко, 1953; Яржемский, 1968; и др.), что галогенное боронакопление может происходить на всех стадиях пегнитогенного процесса — от карбонатно-сульфатной до эвтонической; при этом было доказано происхождение отдельных, иногда крупных концентраций бора из эвтонических рассолов в заключительную стадию формирования солеродного бассейна, поэтому можно допустить существование борной минерализации в мощных бишофитовых пластах Приволжской моноклинали.
Количественным спектральным анализом бор был обнаружен во всех типах калийных и магниевых пород. Обращают на себя внимание повышенные его концентрации в бишофитсодержащих породах — 0,003—0,740%, в карналлитовых же количество бора не превышает 0,030% (в среднем — 0,004—0,008%).
Бишофитовые породы с вкраплениями и гнездами боратовых минералов — ашарита, борацита, сульфоборита, хильгардита — встречены в керне скв. 1 Краснокутской и в скважинах Наримановской и Городищенской площадей. Существенной особенностью локализации выявленной борной минерализации является пространственная и генетическая связь ее с бишофитовыми породами, содержащими кизерит и глинистый или сульфатно-карбонатный материал; чистые калийные и магниевые соли обеднены бором.
Парагенезис борной минерализации с кизеритсодержащими бишофитовыми и карналлитовыми породами и их разновидностями свидетельствует о важной роли сульфат-иона в качестве осадителя бора. Таким образом, два микрокомпонента магниевых солей—бром и бор — представляют практический интерес с точки зрения попутного промышленного их извлечения при переработке магниевых солей.