Рассолы

РАССОЛЫ (а. brines, salt brines; н. Salzlaugen, Salzsolen, Solen; ф. saumures; и. salmueras) — природные или искусственные водные растворы с концентрацией солей более 50 г/л (по В. И. Вернадскому); служат сырьём для химической промышленности, используются в бальнеологических целях. Согласно классификации природных вод по химическому составу (В. А. Сулин, 1948) в различных геологических и географических обстановках выделяют 4 основных генетических типа рассолов: хлоркальциевый, хлормагниевый, сульфатно-натриевый и гидрокарбонатно-натриевый. В термодинамических условиях Земли только рассолы хлоркальциевого типа имеют глобальное распространение, остальные имеют локальное развитие.

Хлоркальциевые рассолы заполняют пористые среды континентальной коры ниже циклических вод зоны активного водообмена и составляют подземную гидросферу на всей площади континентов. Установлена разгрузка гидротермальных рассолов хлоркальциевого типа на дне океанов в мировой системе рифтов, которые признаются важным фактором, определяющим химизм вод океана в целом. В поверхностных условиях хлоркальциевые рассолы неустойчивы и встречаются крайне редко. Они известны только в озёрах аридного климатического пояса, главным источником водно-солевого питания которых являются хлоркальциевые рассолы подземной гидросферы (озёра Чокракское, Перекопские, Сарыкамышское, Асаль, Мёртвое море) и в специфических условиях сухих долин Западной Антарктиды (озёра Ванда, Дон-Жуан и др.). Рассолы подземной гидросферы отличаются повышенными концентрациями Br, I, В, Li, Rb и других микрокомпонентов и являются важной сырьевой базой химической промышленности.

Хлормагниевые рассолы устойчивы в поверхностных условиях и образуются или в процессе метаморфизации хлоркальциевых рассолов при выходе их на поверхность, или в результате испарения и концентрирования морских солёных вод хлормагниевого типа (морские рассолы). В соответствии с этим они развиваются спорадически и существуют только в пределах аридного климатического пояса в отшнуровавшихся от океанов и морей заливах и озёрах (Сасык, Докузлав, Сиваш в CCCP, Мак-Лауд в Австралии и др.), а также в замкнутых лагунах на коралловых островах в открытом океане (Эндербери и др. в Тихом океане). Основной источник водно-солевого питания этих рассолов — морские воды. Хлормагниевые рассолы получаются также путём концентрирования морских вод в системе испарительных бассейнов, сооружаемых для получения главным образом поваренной соли и некоторых других продуктов, например магния и брома, иногда мирабилита.

Сульфатно-натриевые рассолы так же, как и хлормагниевые, развиваются в озёрах аридного климатического пояса Земли, но связаны главным образом с внутриконтинентальными обстановками сульфатного засоления. Основной источник водно-солевого питания этих озёр — континентальные воды поверхностного и подземного стока. Такие озёра распространены в степных засушливых районах Средней Азии, Казахстана и особенно в Кулундинской степи Алтайского края, здесь одним из крупнейших бассейнов сульфатно-натриевых рассолов является озеро Кучукское, в донных отложениях которого находится пласт полностью не растворяющегося мирабилита. В других сульфатных озёрах Алтайского края, развитых на песках ленточных боров, наблюдается цементация мирабилитом подстилающих песков на всю глубину до водоупорного горизонта. В рифтовой долине к северу от Рима (Италия) в геотермальной области Чезано у кальдеры Боккано несколькими глубокими скважинами были вскрыты напорные гидротермальные рассолы сульфатно-натриевого типа с минерализацией 350 г/л и необычайно высоким содержанием калия (48 г/л) и борной кислоты (15 г/л Н₃BО₃), из которых кроме обычных гипса и ангидрита осаждаются сингенит, гергеит и другие сульфатные соли и минералы.

Гидрокарбонатно-натриевые рассолы развиваются и существуют в двух различных геолого-географических обстановках, характеризующихся различными источниками водно-солевого питания, одна из которых соответствует геотермальным областям, связанным с альпийскими горноскладчатыми поясами и молодыми рифтовыми зонами. В этих областях интенсивной поствулканической деятельности широко распространены щелочные, обычно бороносные содовые озёра, основной источник водно-солевого питания которых — глубинные термальные щелочные воды и рассолы магматического происхождения (озеро Сёрлс в Калифорнии с мощными отложениями смешанных солей, представленных пластами и линзами галита, троны, соды, буры, сульфатов натрия с примесью многих редких минералов; меромиктное Большое Содовое озеро в штате Невада, занимающее эксплозивный кратер близ Фаллона; многочисленные салары и озёра Аргентины, Чили, Перу и Боливии). Содовые озёра издавна известны на Тибетском плоскогорье и в горах Кашмирской области Индии. Озера с рассолами гидрокарбонатно-натриевого типа распространены в восточноафриканской рифтовой системе на территории Кении, Танзании и Уганды. Особенно примечательным здесь является озеро Магади в Кении, в донных отложениях которого залегает пласт троны мощностью до 40 м. Другая обстановка формирования рассолов гидрокарбонатно-натриевого типа соответствует внутриконтинентальным засушливым районам, охваченным процессами щелочного (содового) засолонения. Важный фактор — наличие полевошпатовых пород, с выветриванием которых связано образование исходных щелочных поверхностных и грунтовых вод гидрокарбонатно-натриевого состава. Механизм содонакопления в этой обстановке связан с формированием в сухое летнее время в пониженных местах водосборной площади содовых солончаков, сезонным рассолонением их весной и в дождливые сезоны и периоды и стоком поверхностных вод в бессточные впадины. Интенсивное испарение скоплений этих вод в конечных пунктах стока приводит к формированию соответствующих рассолов. Подобный механизм содонакопления лежит в основе формирования известной группы Михайловских и Петуховских содовых озёр в Кулундинской степи Алтайского края, которые развиты на аркозовых песках ленточных боров Обь-Иртышского междуречья. В некоторых из этих озёр наблюдается цементация подстилающих песков содой на всю мощность до регионального водоупорного горизонта.

Практически все генетические типы рассолов все более широко вовлекаются в промышленную переработку для извлечения разнообразных химических продуктов: каустической и кальцинированной соды из рассолов гидрокарбонатно-натриевого типа, а также буры, Li и других компонентов из рассолов геотермальных областей; мирабилита и тенардита из рассолов сульфатно-натриевого типа; NaCl, мирабилита, магнезита, MgO, металлического магния, калийных солей, Br из рассолов хлормагниевого типа; Br, I, В, Li и других микроэлементов из рассолов хлоркальциевого типа. Из рассолов Мёртвого моря в 1980-82 — в Израиле ежегодно добывалось от 0,74 до 1,0 млн. т калийных солей и до 70 тысяч т брома; в Великобритании (1982) из подземных — около 30 тысяч т брома. В штатах Арканзас и Мичиган в США из подземных рассолов ежегодно добывалось от 170 до 185 тысяч т брома и более 660 тысяч т MgO. Япония удерживает свое положение крупнейшего в капиталистическом мире производителя йода из рассолов. В 1982 при производстве природного газа из подземных рассолов в качестве побочного продукта было получено 6890 т йода, что составило 80% мировой добычи.