3. Геохимические особенности поведения серебра в различных геологических процессах
Гехимические особенности поведения элемента зависят от того в какую группу элементов он входит в соответствии с геохимической классификацией.
Геохимическая классификация элементов - классификация химических элементов, отражающая их группировку в соответствии с основными закономерностями поведения элементов в геологических процессах. В основе геохимической классификации элементов лежит периодический закон Д.И. Менделеева. Общепринятыми, наиболее глубоко отражающими основные законы геохимии, являются классификации В. И. Вернадского (1922, 1927) и В. М. Гольдшмидта (1924).
В. И. Вернадским были выделены следующие группы элементов:
благородных газов (Не, Ne, Ar, Kr, Хе);
благородных металлов (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Ag);
цикличных элементов (H, Na, К, Cu, Mg, Ca, Zn, B, Al, С, Si, Ti, Zr, Pb, N, P, V, O, S, Cr, Mo, F, Cl, Mn, Fe, Co, Ni и др.);
рассеянных элементов (Li, Rb, Cs, Sc, Y, Ga, In, Tl, Br, J);
сильнорадиоактивных элементов (Po, Rn, Ra, Ac, Th, Pa, U);
элементов редких земель (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu).
В.М. Гольдшмидт подразделил все элементы на группы в соответствии с устойчивостью различных типов их соединений в природе. В основу им были положены законы распределения элементов по трём принципиальным фазам метеоритов: силикатной (кислородной), сульфидной и металлической.
Геохимическая классификация химических элементов по В.М. Гольдшмидту:
-Сидерофильные (железо) |
Халькофильные (сульфиды) |
Атмофильные |
Литофильные (силикаты и др.) |
Fe, Ni, Co, Ru, Rh, Rd, Os, Ir, Pt, (Mo), Au, Re, (P), (As), (C), (Ge), (Ga),(Sn), (Sb), (Cu) |
S, Se, Te, Cu, Zn, Cd, Pb, Sn, Mo, Ge, As, Ga, Sb, Bi, Ag, Hg, In, Tl, (Fe), (Ni), (Co) |
Водород, кислород, азот, благородные газы |
Si, Ti, Zr, Hf, F, Cl, Br, I, B, Al, Sc, Y, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, V, Cr, Mn, W, Th, Nb, Ta, U, Ac, Pa, (S), (P), (Sn), (C), (Ga), (Fe), (Ni), (Go), редкоземельные элементы |
Эта классификация позволяет предсказать главный тип химических соединений элементов в природе и тем самым факторы, приводящие к их концентрации.
Так, серебро, являющееся халькофильным элементом в подавляющей массе концентрируется в виде основных и примесных компонентов в сульфидных рудных месторождениях, а также проявляют склонность образовывать природные соединения с серой и ее аналогами по группе периодической таблицы Д.И. Менделеева - селеном и теллуром. Легко переходят в самородное состояние.
3.1 Условия, формы миграции и концентрирования серебра
Миграция это перемещение химических элементов в геосферах земли, ведущее к их рассеянию или концентрации.
Среда миграции может быть твёрдой (диффузия), жидкой (истинные и коллоидные растворы, расплавы, взвеси или суспензии) или газообразной (газовые смеси, взвеси, дымы – смесь газа и твердых частиц, аэрозоли, туманы – смесь газа и частиц жидкости).
Формы миграции химических элементов различны – они могут мигрировать в атомарной (газы, расплавы), ионной (растворы, расплавы), молекулярной (газы, растворы, расплавы), коллоидной (растворы) формах и, наконец, в виде обломочных частиц (воздушная и водная среда).
А.И.Перельманом выделяется четыре основных вида миграции химических элементов:
механическая,
физико-химическая,
биогенная,
техногенная.
Механическая миграция: этот процесс связан с речной эрозией, работой ветра (перенос выли и песка), ледников, морских течений.
Физико-химическая миграция: этот процесс связан с перемещением химических элементов в природных водах, силикатных расплавах (магмах), атмосфере и подчиняется закономерностям различных физико-химических процессов (диффузии, сорбции, растворения, осаждения).
Биогенная миграция. В.И. Вернадский ввел понятие о живом веществе – совокупности живых организмов, выраженных в единицах массы и энергии. Техногенная миграция. Во 2-й половине 20 в.техногенез оказался главным геохимическим фактором на поверхности Земли. Объектами исследования в геохимии техногенеза стали техногенные процессы в городах, районах горнообогатительных комбинатов и рудников, реках .
Миграция происходит под влиянием большого числа факторов, они подразделены на внутренние, связанные с свойствами самих элементов и их соединений, и внешние, которые определяются параметрами обстановки миграции, т.е. химическими и физическими условиями среды, в которой происходит миграция.
Важнейшие внутренние: термические свойства элементов, то есть их летучесть или тугоплавкость и химические свойства элементов и их соединений.
Важнейшие внешние факторы миграции химических элементов - это
температура (Т ) и давление (Р), химический состав среды, кислотность – щелочность среды, то есть рН, окислительно-восстановительный потенциал,
поверхностные силы природных коллоидных систем и связанные с ними явления адсорбции элементов и их соединений, действие живых организмов.
Все эти факторы действуют совместно и теснейшим образом переплетаются. И совершенно очевидно, что внутренние свойства элементов могут проявляться по-разному, и только при наличии тех или иных внешних условий, зависеть от них.
Основной причиной, определяющей склонность серебра к образованию минералов, является степень его кристаллохимической обособленности, которая заключается в отсутствии большого сходства с другими элементами по кристаллохимическим параметрам, прежде всего заряду и радиусу. Это приводит к тому, серебро, оказывается весьма продуктиво в отношении минералообразования.
А.И. Перельманом составлена геохимическая классификация элементов, в которой элементы классифицируются по особенностям их миграции в гипергенных условиях.
В соответствии с этой классификацией химические элементы подразделяются на воздушные и водные мигранты. Серебро относится к водным мигрантам.
В речных водах содержатся разнообразные растворимые формы химических элементов. Текучие воды на поверхности суши обычно имеют величину рН от 4,5 до 8,5. При таких значениях рН серебро может находиться в растворенном состоянии в форме ионов, выпадать в осадок и вновь переходить в раствор. Но их фактическое содержание в природных водах так незначительно, что регулирующее действие рН не сказывается.
Чаще всего серебро, присутствует в природных водах не в виде простых ионов, а в форме комплексных соединений. В этом случае устойчивость его в растворе сильно возрастает и не ограничивается теми щелочно-кислотными и окислительно-восстановительными условиями, в которых может находиться в растворе простой ион.
Подвижность серебра в природных процессах главным образом связана с гидротермальными растворами. В хлоридных гидротермах преобладают хлоркомплексы серебра состава AgCl и AgCl2. Проявление комплексообразования серебра с карбонатными ионами при 25°С приходится на область высоких pH и лишь при очень высоких концентрациях углекислоты возможно преобладание AgCО3 в слабощелочных растворах (pH = 8). С ростом температуры поле преобладания карбонатных комплексов сокращается. В области высоких концентраций сульфидной серы доминируют гидросульфидные комплексы AgHS и Ag(HS)2-.
Исследования А.П. Лисицина показали, серебро обладающее высокой интенсивностью водной миграции в растворенном состоянии, преимущественно мигрируют не в растворе: 70–80 % всей массы серебра переносятся реками вместе с механической взвесью.