Лекция № 6. Основы учения о миграции атомов химических элементов в природе Общая характеристика процесса миграции. Ее типы и формы проявления Перемещения химических элементов на поверхности Земли и в ее недрах, которые приводят к рассеянию или концентрации, называются миграцией. «…процессы миграции связаны со стремлением атомов к некоторому энергетическому равновесию и направлены в сторону поисков состояния с наименьшими запасами свободной энергии» . 1 А. Е. Ферсман
«Кларк концентрации» (КК) – -это отношение содержания химического элемента в данной природной системе (месторождение, порода, массив и др. ) к его кларку в земной коре. 2
Если КК > 1 - означает концентрирование конкретного элемента в данном объекте по сравнению с земной корой. Если КК < 1 - говорит о рассеянии данного элемента. 3
Формы миграционного состояния каждого химического элемента в земной коре, согласно А. Е. Ферсману, можно представить в виде следующей схемы: Дисперсное состояние (состоянение рассеяния) Среднее содержание (кларк данной системы) Накопление Промышленная (относительная концентрация) (образование месторождения) Миграция химических элементов в земных условиях осуществляется в следующих формах: атомной (инертные газы, пары ртути и т. п. ), ионной (растворы, расплавы), молекулярной (растворы), коллоидальной (растворы), грубодисперсной (обломки пород и минералов). 4
Типы миграции: 1. Механическая(механогенез), 2. Физико-химическая (наиболее распространена), 3. Биологическая – вхождение элементов в различные биосистемы, прохождение эл-ов через весь жизненный цикл биосистемы, 4. Техногенная – связана с деятельностью человека. 5
Выделяет две группы факторов: 1)внутренние, обусловленные свойствами самих атомов и их соединений: - свойства связи (механические, химические, термические), - гравитационные, - радиоактивные; 2) внешние, определяющие обстановку, среду: - температура, давление, концентрация, р. Н, Еh, гидратация. 6
Лекция № 7. Миграция атомов химических элементов в природе (продолжение) Типы миграции - механическая, физикохимическая, биологическая, техногенная. Внутренние факторы миграции: - свойства связи (механические, термические, химические); - гравитационные; - радиоактивные. 7
Внешние факторы миграции: температура, давление, концентрация, р. Н, Еh, гидратация Вода- важнейшая среда миграции. Температурные характеристики воды: • О °С - частично твердое, частично жидкое состояние; • 40 °С -температура при которой, в частности, изменяется электропроводность воды. Это приблизительная граница зоны гипергенеза; • до 85 - 100 °С - возможна геохимическая деятельность бактерий; • до 374, 1 °С - чистая вода может находиться в жидком состоянии; • до 450 °С - сильно минерализованная жидкая вода. 8
Классификация систем водной миграции по температуре: • А. Гипергенные системы: А 1 - криогенные (ниже О °С), А 2 - собственно гипергенные (0 - 40 °С). • Б. Гидротермальные системы: Б 1 - биокосные с деятельностью термофильных и других бактерий (40 - 100 °С) Б 2 - абиогенные эпитермальные (100 - 200 °С) Б 3 - мезотермальные (200 - 300 °С) Б 4 - гипотермальные (300 - 500 °С) 9
1. Температура и давление, 2. Водородный показатель (р. Н), 3. Окисление и восстановление (Еh). Для речных вод р. Н = 5 - 6, 5; воды торфяных болот кислые р. Н = 4; вода кратерных озер имеет р. Н =1 -3; рудничные воды (колчеданных месторождений) р. Н = 1, 9; грунтовые воды р. Н = 6, 5 - 8, 5; воды океана р. Н=8, 1 -8, 3; 10 бессточные озера пустынь р. Н= 9 -10.
Схема выпадения элементов и гидроокисей главнейших металлов при разных р. Н 11
3. Окисление и восстановление (Еh). Окислительно-восстановительные потенциалы 12
Наиболее существенные окислительновосстановительные реакции (и Еh), протекающие в водных растворах: 13
Геохимические барьеры, их условия возникновения и типы 14
А. И. Перельман выделил типы барьеров: 1. физико-химический, 2. биогеохимический, 3. механический, 4. техногенный. В основе систематики Г-ХБ - типы миграции химических элементов, т. е. «формы движения материи» . 15
16
17