Различают эндогенные и экзогенные источники энергии Среди эндогенных

Различают эндогенные и экзогенные источники энергии. Среди эндогенных главными являются: 1. Энергия гравитационной дифференциации вещества Земли по плотности; 2. Энергия радиоактивного распада химических элементов Земли. Среди экзогенных тоже выделяются два источника: 1. Энергия солнечного излучения; 2. Энергия приливного взаимодействия Луны с Землей.

Главный вклад в эндогенную энергию Земли вносит энергия гравитационной дифференциации, выделяющаяся на границах: мантия-ядро; внешнего и внутреннего ядра Земли. В настоящее время эта энергия равна 3∙ 1020 эрг/с и составляет 70% от суммарных теплопотерь Земли. Энергия радиоактивного распада сейчас равна 1, 26∙ 1020 эрг/с, что составляет 29% от общих теплопотерь Земли. Причем 72% радиогенного тепла генерируется в земной коре и 28% − в мантии. Главными генераторами радиогенного тепла являются K 40, U 235, U 238, Th 232. Их максимальные концентрации приходятся на гранито-гнейсовый слой земной коры. Солнечная энергия. Суммарный поток солнечной энергии на Землю составляет 1, 8∙ 1024 эрг/с. Из него 34% отражается в космос, а оставшиеся 66% (1, 17∙ 1024 эрг/с) поглощается Землей и представляет собой экзогенную энергию, которая обеспечивает протекание практически всех экзогенных процессов на Земле: выветривание, перенос и отложение его продуктов, диагенез, катагенез, динамику гидросферы и атмосферы, развитие биосферы, биогеохимические процессы и др. Энергия приливного взаимодействия Луны с Землей − это энергия внутреннего трения в приливных горбах, вслед за Луной обегающих и деформирующих тело Земли. В настоящее время большая часть этой энергии выделяется и тратится на течения приливов в мелководных морях, и небольшая часть − в астеносфере Земли. Общая величина этой энергии сейчас 1% от суммарных теплопотерь Земли.

В глубинных условиях ведущими механизмами массопереноса являются: 1. Инфильтрация; 2. Диффузия; 3. Всплывание и конвекция; 4. Зонное плавление; 5. Механизм магморазрыва. В поверхностных условиях массоперенос обуславливается главным образом силой тяжести. Поверхностная вода перемещает минеральные компоненты во взвешенном состоянии, волочением и в растворах (истинных, молекулярных, коллоидных). Важным способом массопереноса в поверхностных условиях является перенос ветром.

по А. И. Перельману 1. Механическая миграция 2. Физико-химическая миграция 3. Биогенная миграция 4. Техногенная миграция

Механическая миграция или механогенез обусловлен: - работой рек, - течений, - ветра, - ледников, - вулканов, - тектонических сил и др. Механическая денудация – перемещение взвешенных частиц вещества водными потоками на поверхности суши. Интенсивность процесса зависит от климата, геологического строения и рельефа: она минимальна на гумидных лесныхравнинах, где преобладает химическая денудации, а в аридных областяхвозрастает в сотни раз. Эоловые процессы классифицируются по степени удаленности перемещения взвешенных в атмосфере частиц от поверхности Земли: - локальный перенос, миграция ни десятки и сотни км; - тропосферный перенос, на высотах до 12 км на сотни и тысячи км; - стратосферный перенос, на высотах до 60 км частицы могут многократно огибать земной шар.

Увеличение поверхности выветривания породы по мере ее растрескивания Дезинтеграция пород при морозном выветривании

Диффузия – это процесс самопроизвольного и необратимого переноса вещества из одной части системы вдругую, что возникает вследствие теплового движения частиц. Диффузия протекает как в индивидуальном веществе, так и в смеси; и при любом агрегатном состоянии. Конвекция – миграция массовых потоков газа или жидкости. Перемещение частиц происходит вместе с растворителем. Конвекция характерна как для верхней мантии, так и для земной коры. Конвекция в пористой среде называется фильтрацией, которая Протекает значительно быстрей диффузии и особенно характерна для верхней части Земной коры – зоны активного водообмена, хотя может развиваться и в земных глубинах. Фильтрация энергичнее в складчатых поясах и слабее на платформахи щитах. Сорбция. При этом процессе происходит поглощение газов или жидкостей твердыми или жидкими веществами из окружающего пространства поверхностью (адсорбция) или всем объемом (абсорбция) тела. Поглощающие вещества называются адсорбентами (абсорбентами), а поглощаемые адсорбатами (абсорбатами).

Схема взаимодействия воды с поверхностью минерала. Молекулы воды способны отрывать ионы от минерала.

Закон биологического круговорота – один из основных законов геохимии, согласно которому в биосфере в ходе биологического круговорота атомы поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, которую отдают в окружающую среду, покидая живое вещество. Главными носителями энергии являются природные воды. Геохимическое своеобразие биокосных систем определяется сочетанием биогенной, физико-химической и механической миграций. В зависимости от ведущего типа миграции выделяются три типа ландшафтов: - Абиогенный ландшафт, с физико-химической и механической миграцией; - Биогенный ландшафт – сложная биокосная система, в которых почва, кора выветривания, континентальные отложения, грунтовые и поверхностные воды, организмы, приземный слой атмосферы тесно между собой связаны миграцией атомов и образуют единое целое; ведущая роль принадлежит биогенной миграции; - Техногенный ландшафт, все типы миграции с ведущим значением техногенной миграции.

В ноосфере происходит грандиозное перемещение атомов, их рассеяние и концентрация. Ей свойственны механическая, физико-химическая, биогенная миграция, но главную роль играет техногенная миграция. Существуют две группы процессов техногенеза. Первая группа процессов унаследована от биосферы, к ней относятся биологический круговорот, круговорот воды, рассеяние элементов при отработке месторождений, распыления вещества и др. Техногенная миграция второй группы находится в резком противоречии с природными условиями, т. к. в ней участвуют химические соединения, чуждые биосфере, никогда в ней не существовавшие и обладающие другими свойствами, нежели природные вещества (искусственные полимеры, лекарства, краски, сплавы и т. д. ).

Различают внутренние и внешние факторы миграции. Внутренними факторами являются физические и химические свойства самих атомов, ионов и их соединений: - электростатические свойства ионов - свойства связи соединений - химические свойства соединений - гравитационные свойства атомов - радиоактивный распад Внешние факторы - параметры среды, в которой происходит миграция: 1. Температура и ее градиент; 2. Давление и градиент давления; 3. Концентрация и ее градиент; 4. Кислотность-щелочность среды (р. Н); 5. Окислительно-восстановительный потенциал среды (Еh); 6. Интенсивность динамики транспортирующего потока; 7. Градиент рельефа местности; 8. Отсутствие-наличие и количество ОВ в среде; 9. Наличие-отсутствие воды в среде и др.

Геохимические барьеры – это те участки земной коры, где на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов и, как следствие, их концентрация. На барьере одна геохимическая обстановка сменяется другой. Различают макро-, мезо- и макробарьеры. Например, зона дельты – макробарьер, рудное тело – мезобарьер, рудный прожилок – микробарьер. Выделяется два вида барьеров: природные и техногенные. Каждый вид делится на три типа: 1) Механические, когда резко меняется интенсивность механической миграции. 2) Физико-химические барьеры ( в участках резкого изменения, Т, Р, Еh, р. Н и др. ). 3) Биогеохимические барьеры.

В каждом из физико-химических и биогеохимических видов выделяются разные классы барьеров. Например: А – окислительный (кислородный), В – сульфидный (сероводородный), С – восстановительный без Н 2 S (глеевый), D – щелочной, Е – кислый, F – испарительный, G – сорбционный, Н – термодинамический (понижение Т и Р), J – сульфатный, К – карбонатный.

Тип барьера Характеристика Сорбционный Типично гипергенный геохимический барьер; играет ведущую роль в осаждении микроэлементов из поверхностных и грунтовых вод Кислотно-щелочной Определяет выпадение из растворов Fe, Ni и других металлов при встрече растворов с известняками, на границе слабокислых почвенных горизонтов с более глубокими горизонтами, обогащенными карбонатным материалом, при разбавлении кислых рудничных и болотных вод речными водами Окислительновосстановительный: кислородный Резкое изменение окислительно-восстановительных условий влияет решающим образом на осаждение некоторых металлов на путях миграции в окружающей среде: возникает при встрече бедных кислородом грунтовых и болотных вод с богатыми кислородом поверхностными водами, играет ведущую роль в осаждении окислов Fe и Mn в поверхностных водах, а совместно с ними сорбционным путем многих микроэлементов; вызывает осаждение большинства металлов в форме сульфидов; вызывает осаждение ряда анионогенных металлов, таких, как U, W, Mo восстановительный сероводородный восстановительный глеевый Сульфатный и карбонатный Возникают на фронте взаимодействия сульфатных и карбонатных вод с водами других типов, обогащенными Ca, Sr, Ba; сопровождается огипсованием, целестинизацией Испарительный Образуется на участках интенсивного испарения грунтовых вод; сопровождается засолением, огипсованием и т. д. Механический Возникает в результате изменения скорости течения вод (или движения воздуха), сопровождаясь осаждением тяжелых минералов; играет ведущую роль при формировании россыпных месторождений

Примеры геохимических барьеров (по А. И. Перельману)

В настоящее время для ряда ядовитых, или вредных для человека, животных и растений веществ установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) в окружающей среде (в воде и воздухе). Как правило, ПДК значительно превышают естественный уровень содержания этих веществ в природных объектах, который мы будем называть уже утвердившимся термином геохимический фон. Существенные отклонения в содержании тех или иных химических элементов от геохимического фона называют геохимической аномалией. В зависимости от характера природных объектов целесообразно различать следующие главные типы геохимических аномалий: - литохимические (в различных типах горных пород), - почвенные (в почвах), - гидрохимические (в природных водах), - атмохимические (в воздухе), - фитохимические (в растениях), - зоохимические (в живых организмах). Два последних типа часто объединяют в группу биогеохимических аномалий. Геохимические аномалии могут быть положительными, если содержание в них изучаемого элемента, или вещества, превышает геохимический фон. В случае существенного дефицита в природных объектах одного или нескольких химических элементов (соединений) по сравнению с геохимическим фоном образуются отрицательные геохимические аномалии.

По своему происхождению геохимические аномалии разделяются на природные и антропогенные. Возникновение последних прямо или косвенно связано с деятельностью человека. Более узкое значение имеет термин техногенная геохимическая аномалия, используемый, для характеристики антропогенных аномалий, образование которых обусловлено влиянием промышленности и технических средств на изменение химического состава одной или нескольких геохимических систем окружающей среды Математическое описание геохимического фона для каждого химического элемента или соединения производится с помощью элементарных статистических операций. Для этого в зависимости от статистического закона распределения вычисляются оценки параметров распределения содержаний элемента (при нормальном законе распределения) или их логарифмов (при логнормальном законе). Статистическими параметрами распределения, используемыми при геохимических расчетах, являются: среднее арифметическое содержание x, выборочные дисперсия S 2 стандартное отклонение содержаний S — при нормальном законе распределения, или среднее арифметическое логарифмов содержаний lg х, выборочные дисперсия S 2 lg стандартное отклонение логарифмов содержаний Slg — при логнормальном законе.