Геохимический цикл миграции элементов
Рассмотренные формы нахождения элементов представляют собой системы, только относительно устойчивые. Можно считать, то большая часть элементов в земной коре находится в состоянии движения, которое и представляет собой миграцию элементов.
Первый тип миграцииможет представлять изменение формы нахождения элементов без их значительного перемещения, например, переход элемента из минеральной формы в водные растворы.
Вторым типом миграцииявляется перемещение элемента без изменения форм его нахождения. Пример – перемещение обломков минералов в поверхностных водах или перемещение элементов. Находящихся в растворе при движении поверхностных и подземных вод.
Третий тип миграцииобъединяет 2 предыдущих и представляет перемещение элементов с изменением форм их нахождения. Например, перемещение элементов в подземных водах, растворяющих минералы на месторождениях; переход из минеральной формы в биогенную при мощном чехле рыхлых отложений и т.д. Этот тип наиболее широко распространен в природе.
Перемещение элементов в пределах земной коры можно представить в виде почти замкнутого цикла. Из поступающих из мантии магматических расплавов при их кристаллизации часть элементов отделяется в виде газовых смесей и водных растворов. В дальнейшем эти элементы могут непосредственно перейти в атмосферу и гидросферу или, взаимодействуя с минералами литосферы, образовать новые минералы, или в виде изоморфных примесей и газово-жидких включений войти в ранее существующие минералы.
|
|
|
В результате тектонических подвижек и эрозии породы, образовавшиеся на глубине, попадают в поверхностную обстановку, где составляющие их элементы и соединения перераспределяются агентами выветривания. При этом в результате жизнедеятельности и разложения организмов в атмосферу попадают двуокись углерода и метан, а за счет процессов фотосинтеза – кислород. Продолжающийся в поверхностных условия процесс распада радиоактивных элементов приводит к поступлению в атмосферу гелия и аргона. Значительное перераспределение элементов в условиях развития процессов выветривания связано с относительной растворимостью соединений в воде. Легко растворимые соединения переходят в гидросферу, находясь в форме истинных и коллоидных растворов. Из атмосферы ряд компонентов удаляется в течение всего геологического времени.
В космическое пространство попадают в значительном количестве только водород и гелий. Из космоса в атмосферу, а затем и на земную поверхность попадают космическая пыль и метеориты.
Рассмотренный геохимический цикл миграции элементов: (Кристаллизация расплавов → выветривание, с поступлением части элементов в атмосферу и гидросферу → седиментация и диагенез → эпигенетические изменения, вплоть до плавления пород)можно считать основным, так как таким путем происходит круговорот большинства элементов в земной коре.
|
|
|
Основные факторы миграции элементов в земной коре
Все причины миграции А.Е. Ферсман условно разделил на внутренние, связанные со свойствами атомов и их соединений, и внешние, определяющие обстановку миграции. К внутренним факторам относятся:
1. Свойства связи, характеризующие способность соединения противостоять усилиям, направленным к его разрушению (устойчивость соединений к измельчению и истиранию). Обычно наибольшей механической прочностью обладают соединения с высокой энергией кристаллической решетки и с плохо выраженной спайностью.
2. В значительной мере могут влиять на миграцию химические свойства соединения, но при их рассмотрении всегда необходимо учитывать геохимические и термодинамические особенности среды, в которой идет миграция.
3. Электростатические (кристаллизационные) свойства во многом зависят от величин ионных радиусов и валентностей элементов.
|
|
|
4. Гравитационные свойства атомов оказывают влияние на перемещение элементов и при кристаллизации, и при выветривании, и при седиментации: каждый атом притягивается с силой, пропорциональной его массе.
5. Радиоактивный распад ядер атомов приводит к образованию новых элементов, отличающихся друг от друга и от исходных элементов по миграционным свойствам.
Внешние факторы миграции обуславливаются окружающей атом средой, среди них можно выделить основные:
1. При данных Т и Р отношения произведений концентраций реагирующих и образующихся веществ является константой. А это значит, если увеличивается в данных условиях концентрация одного из реагирующих веществ, то увеличивается и концентрация образующихся веществ.
2. Исключительно большую роль в процессах миграции играет Т. С её повышением увеличивается миграционная способность элементов, находящихся в расплавах и растворах, увеличивается скорость течения химических реакций, повышается взаимная растворимость элементов при изоморфных замещениях.
3. Давление оказывает значительное влияние на миграцию элементов в расплавах, растворах и газовых смесях. С изменением давления может происходить изменение фазового состояния вещества без изменения Т, возможно даже изменение скорости и направления течения химических реакций.
|
|
|
4. Миграция элементов в расплавах и растворах во многих случаях обуславливается степенью электролитической диссоциации вещества, которая зависит от свойств растворителя, растворяемого вещества, Т раствора и его концентрации.
5. Концентрация водородных ионов характеризует кислотность/щелочность среды и во многих случаях контролирует осаждение из растворов химических соединений и коагуляцию коллоидов
6. Важным фактором миграции элементов является окислительно-восстановительный потенциал. Процесс, при котором вещество присоединяет электроны, представляет собой восстановление.
7. При миграции элементов в водной среде большое значение имеют поверхностные силы природных коллоидных систем.
8. Миграция элементов в зоне гипергенеза тесно связана с жизнедеятельностью организмов, в результате которой освобождаются кислород, азот, углекислый газ. Органические кислоты, выделяемые корнями растений, разрушают кристаллические решетки многих минералов, способствуя переходу элементов из минеральной формы в растворы.
Геохимические барьеры
Это понятие было введено и разработано для зоны гипергенеза А.И. Перельманом. Он предложил так называть «участки, на которых происходит резкое уменьшение интенсивности миграции элементов». В пределах таких участков происходит смена геохимической обстановки и один геохимический процесс достаточно резко сменяется другим. При этом часть мигрирующих элементов оседает на границе устойчивых геохимических обстановок, т.е. в пределах геохимического барьера. Наличием геохимических барьеров объясняются резко повышенные концентрации элементов на отдельных участках земной коры. Такие участки в отдельных случаях могут представлять собой месторождения различного типа и генезиса, а также первичные и вторичные геохимические ореолы рассеяния.
А. И. Перельманом выведена формула для расчета концентрации элементов на барьерах:
h=K*m1/(a1-a2)
где h – содержание элемента на барьере
К – коэффициент, зависящий от «инертной» массы породы
m1 – содержание изучаемого элемента в миграционном потоке (растворе), поступающем к барьеру
а1 – общее содержание всех веществ в миграционном потоке, поступающем к барьеру
а2 – содержание всех веществ в потоке после прохождения барьера.
Таким образом, (а1-а2) – сумма всех минеральных веществ, осевших на барьере. Из формулы видно, что для концентрации какого-нибудь элемента в минеральной форме на барьере не обязательно его высокое содержание в мигрирующих потоках.
При изучении геохимических барьеров большое значение придается роли процессов, приводящих к концентрации элементов. В зависимости от формы миграции элементов и от особенностей миграционной среды контролировать концентрацию элементов могут преимущественно или физико-химические, или механические, или биогеохимические процессы.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1515; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!