3.2 Типы геохимических барьеров, способствующих накоплению серебра
Геохимические барьеры - зоны резкого уменьшения миграционной способности каких-либо химических элементов; процесс сопровождается их осаждением из раствора и приводит к возникновению их повышенной концентрации, в т. ч. промышленных месторождений. В зависимости от факторов рудоотложения различают: физико-химические, механические, биогеохимические барьеры. Геохимические барьеры играют важную роль в экзогенных процессах рудообразования.
Геохимические барьеры – участки земной коры, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов, и как следствие, их концентрация [Перельман, 1989]. Резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов происходит в результате резкого изменения внешних факторов миграции. Наиболее наглядный пример геохимического барьера – дельта реки, впадающей в море. Подкисленная пресная вода смешивается с подщелоченной морской водой, что вызывает осаждение коллоидов некоторых элементов.
По масштабам проявления среди геохимических барьеров существуют макро-, мезо- и микробарьеры. Некоторые типичные примеры таких барьеров рассматривает в своих работах А.И. Перельман.
Примером макробарьеров могут служить зоны смешения речной и морской воды в устьях рек, иногда имеющие ширину до первых километров. Эти барьеры являются зонами массовой коагуляции и осаждения коллоидных частиц. Пример мезобарьера – краевые части болот, где в болото (восстановительная среда) поступают с окружающих возвышенностей богатые кислородом поверхностные и грунтовые воды. Пример микробарьера – место выхода на поверхность источника с восстановительными водами.
А.И. Перельманом разработана классификация геохимических барьеров. Позднее, А.И. Летувнинкас, внёс в эту классификацию ценное дополнение, показав тёмно-серым цветом клеточки, отвечающие барьерам, существование которых невозможно по определению («запрещённые» барьеры). А светло-серым цветом он выделил клеточки, отвечающие барьерам, существование которых теоретически возможно, но пока они в природе достоверно не выявлены и не изучены .
Рис. Классификация геохимических барьеров А.И. Перельмана с дополнениями А.И. Летувнинкаса
Окислительные (кислородные) барьеры (А) возникают на участках резкого повышения Eh среды – окислительно-восстановительного потенциала. Поскольку в условиях земных ландшафтов увеличение Eh обычно связано с увеличением концентрации свободного кислорода (основного окислителя), то можно называть окислительный барьер кислородным, считая эти термины в данном случае практически синонимами.
Сероводородные (сульфидные) барьеры (В). Эти барьеры возникают там, где кислородные или глеевые воды встречают на своём пути сероводородную обстановку. Естественно, если в сероводородную среду проникают сероводородные воды, никакого барьера не возникает. Поэтому символы, соответствующие барьерам с индексами В9-В12, выделены курсивом – эти барьеры запрещены. Сероводородные обстановки в зоне гипергенеза встречаются редко, так что и сероводородные барьеры тоже распространены мало. На сероводородных барьерах наиболее эффективно накапливаются халькофильные элементы (в том числе серебро) (так как они непосредственно связываются с серой, образуя сульфидные соединения),
Самый обычный случай возникновения природного сероводородного барьера при латеральной миграции – это контакт кислородных вод с сероводородными илами. Например, при впадении реки в озеро, на дне которого развиты сероводородные илы. Такой барьер может возникать в приустьевых частях рек. Здесь при ветровом нагоне морской волны воды в приустьевой части реки приобретают сульфатно-кальциево-натриевый состав. А микроорганизмы в донных илах восстанавливают сульфатные соединения до сульфидных, и возникает сероводородная среда. На контакте этих илов с кислородными водами возникает сероводородный барьер, где накапливаются сульфидные соединения серебра.
Глеевые барьеры (С) в наиболее типичных случаях возникают на участках резкой смены кислородной обстановки глеевой. Глеевые барьеры очень широко распространены в гумидных и семиаридных ландшафтах, особенно в супераквальных (с неглубоким залеганием грунтовых вод), где развиваются процессы заболачивания.
Щелочные барьеры (D) возникают на участках резкого повышения рН среды в нейтральной, кислой и щелочной обстановках. В соответствии с общими законами миграции на них происходит накопление преимущественно катионогенных химических элементов, лучше мигрирующих в кислой среде: Fe, Mn, Ni, Co, Cu, в том числе такие высоко токсичные загрязнители природной среды, как Pb, Cd, Hg, As, U и др.
Кислые барьеры (Е) возникают на путях миграции химических элементов при резком снижении рН среды. В противоположность щелочным барьерам, на них накапливаются не катионогенные, а анионогенные элементы, более активно мигрирующие в условиях щелочной среды. К ним принадлежат Si, Al, Mo, Be, Ga, Sc, Y, Zr, TR и др. Как правило, эти элементы мигрируют в форме растворимых солей щелочных металлов, подвижных в щелочной среде – Na2SiO3, Na2AlO2, Na2MoO4 и др.
Чаще всего в природе встречаются (и лучше всего изучены) кислые барьеры,
Испарительные барьеры (F) это участки зоны гипергенеза, где накопление химических элементов обусловлено процессами испарения.
Сорбционные барьеры (G) .Сорбцией называется способность тел поглощать из окружающей среды растворённые вещества или газы. Очень важную роль в зоне гипергенеза играют два сорбционных макробарьера. Первый – на путях стока речных вод в мировой океан. Здесь идёт массовое осаждение мелких принесённых реками глинистых частиц и мицелл коллоидов.Второй подобный макробарьер возникает при воздушной миграции благодаря концентрации сорбируемых компонентов аэрозольными частицами.
Термодинамические барьеры (H) возникают на участках резкого уменьшения миграционной способности химических элементов в результате изменения на путях движения миграционных потоков температуры или давления (или обоих этих факторов одновременно). В целом они весьма разнообразны по механизму и по направленности действия.