3Типоморфные (ведущие) элементы, принцип подвижных компонентов

Химические элементы, ионы и соединения, определяющие условия миграции в ландшафте, именуются типоморфными (ведущими). Число их невелико: Ca, H (вернее, водородный ион), Fe, S, Cl и другие. Это позволяет говорить о кальциевых, кислых и прочих ландшафтах (например, кальциевая и кислая тайга). Различия в кларках приводят к тому, что химическое сходство элементов отнюдь не означает их “геохимическое сходство”. Так, например, у Na кларк высокий (2,50), поэтому его много в ландшафтах. Солончаки, соляные озера – это “натриевые ландшафты”, т.к. Nа определяет геохимическое своеобразие ландшафта, физико-химические условия среды, т.е. является типоморфным. Cs в химическом отношении похож на Na, но его кларк мал (3,7.10^-4) и влияние на геохимические особенности ландшафта невелико. Он не определяет физико-химических условий среды и мигрирует в той обстановке, которая создана типоморфными элементами. Если бы у Cs кларк был, как у Na, то его роль в ландшафте была бы так же велика, он был бы типоморфным. Следовательно, химические элементы с низкими кларками не могут быть типоморфными из-за малых концентраций в системах – они вынуждены мигрировать в той обстановке, которую создают типоморфные элементы. Именно различия в кларках определяют ведущую роль S и второстепенную Te, ведущее значение Na и подчиненное Rb, Li, Cs. Редкие элементы в местах их концентрации становятся ведущими, например, в месторождениях U, Mo и т.д. Но ведущее значение элемента зависит не только от его кларка и концентрации в данной системе. Важно, чтобы элемент мигрировал и накапливался. Распространенные, но слабо мигрирующие элементы не являются ведущими. Один и тот же элемент в разных системах может быть и ведущим, и второстепенным. Например, Fe имеет ведущее значение в таежных болотах, но его роль невелика в пустынях. Наконец, если элемент энергично мигрирует, но не накапливается, он также не является ведущим. Так, Na и Cl энергично выщелачиваются во влажных тропиках из кислой коры выветривания и не являются там ведущими. Только в соляных озерах и солончаках, где Na и Cl мигрируют и накапливаются, они становятся ведущими. Из сказанного следуетпринцип подвижных компонентов: геохимическая особенность ландшафта определяется элементами с высокими кларками, наиболее активно мигрирующими и накапливающимися в данном ландшафте(А.И. Перельман).

Одна из главных задач геохимии и состоит в изучении парагенных ассоциаций элементов. Понятие о парагенезисе элементов ввел в 1909 г. В.И. Вернадский, имея в виду их совместную концентрацию, обусловленную единым процессом. Кроме парагенных различают запрещенные ассоциации элементов (отрицательный парагенезис), т.е. ассоциации, невозможные в данной системе.

Лекция № 5 Тема: миграция вещества

1. Параметры миграции.

2. Геохимические барьеры.

3. Ореолы рассеяния.

1 Параметры миграции

Миграцию химических элементов, как и всякую работу, можно выражать через произведение экстенсивных и интенсивных параметров. Экстенсивные параметры миграции – это количество мигрирующих веществ, расстояние миграции и т.д. Об интенсивности миграции химического элемента можно судить по тому его количеству, которое в единицу времени переходит в подвижное состояние (например, в природные воды). Однако при этом надо учитывать и величину кларка, особенно общее число атомов данного элемента, содержащихся в ландшафте. Например, если предположить, что интенсивность миграции Na и Li одинакова, то в подвижное состояние из горных пород в природные воды Na перейдет значительно больше, чем Li, так как у Na кларк высокий (2,50), а у Li низкий (3,2∙10^-3). Следовательно, чтобы охарактеризовать интенсивность миграции элемента, необходимо учитывать не только количество его атомов в ландшафте, перешедшее в подвижное состояние, но и общее количество атомов. Иначе говоря, интенсивность миграции выражается скоростью перехода в подвижное состояние одного грамма вещества данного элемента. Если общее количество атомов элементаxв ландшафте или какой-либо его части (почве, горной породе, организмах) обозначить b, то количество атомов, перешедшее в подвижное состояние за промежуток времени dt, составит db. Тогда относительная часть атомов, перешедших в подвижное состояние, равна db/b, а в единицу времени –db∙ 1. Эта величина и представляет собой

b dt

интенсивность миграции – Р или в дифференциальной форме для бесконечно малого промежутка времени:

Р_х=1 .db

­ bdt

Данное уравнение интенсивности миграцииприменительно к выветриванию было выведено А.И. Перельманом в 1940 г. и более подробно охарактеризовано в 1956 г. Член уравнения db / b играет важную роль в геохимии ландшафта при характеристике миграции. Из уравнения следует, что чем больше величина b, тем (при неизменности db) меньше интенсивность миграции. Так как величина b в общем зависит от кларка элемента, то можно сказать, что при сходных химических свойствах элемент с меньшим кларком мигрирует энергичнее (Se энергичнее S, Sr энергичнее Са и т.д.).