КРЕМНІЙ в природі

КРЕМНІЙ в природі. Колообіг кремнію.

- другий (після кисню) по масі елемент земної кори. Він інтенсивно накопичувався в речовині літосфери в процесах його виплавлення. Кремній у вигляді високодисперсного кремнезему (SiO2) повсюдно міститься в природних водах і використовується багатьма морськими організмами для побудови скелета. Біологічний круговорот кремнію в океані обумовлений переважно життєдіяльністю планктонних водоростей і наступним розчиненням їх скелетів. Для водної міграції кремнію характерний переважно рух від суші до океану, яке не компенсується в зворотному напрямку. Значна кількість кремнію переміщається у вигляді розчинних сполук, проте в складі уламкового матеріалу його виноситься у багато разів більше. КРЕМНІЙ - , Si (silicium), хімічний елемент IVA підгрупи періодичної системи елементів, неметалл. Кремній - темно-сірий, блискуча кристалічна речовина, крихка і дуже тверда, кристалізується в решітці алмазу. Це типовий напівпровідник (проводить електрику краще, ніж ізолятор типу каучуку, і гірше провідника - міді).

Істотний вплив на круговорот кремнію в природі надають і процеси утворення осадових порід, а також вищі безхребетні (черви, молюски, членистоногі, комахи, голкошкірі, покривники і т. Д.). Останні містять дуже мало цього елемента, але слід враховувати їх величезну чисельність і вельми інтенсивну діяльність. При їх впливі грунт постійно розпушується, перемішується і подрібнюється, а розкладання рослинного матеріалу і вивільнення кремнезему протікає в 2-3 рази швидше, ніж при їх відсутності.

У вирі кремнію беруть участь і ссавці, особливо травоїдні, проте незначно. Учасниками процесу грунтоутворення є гризуни і інші тварини, що риють нори. У нашому столітті став активно втручатися в круговорот кремнію і людина.

Кремній в основному концентрується в біосфері і осадової оболонці літосфери. Зі збільшенням глибини його кількість поступово зменшується. На земній поверхні жива речовина постійно захоплює кремній з його водних розчинів і навіть кремній містять гірські породи і мінерали. Біохімічний цикл кремнію починається з руйнування гірських порід і утворення грунту. Перший процес колись розглядався як суто фізичний. Однак тепер твердо встановлено, що основною причиною його є біохімічне дію таких організмів, як бактерії, найпростіші, гриби, водорості і лишайники. Руйнування живими організмами кристалічних гірських порід призвело до зародження грунту. Стало відомо, що важливу роль в геохімії кремнію грають бактерії, і перш за все силікатні. Вони активно руйнують силікати, вивільняючи кремнезем, калій, фосфор та інші мінеральні елементи в розчинній і засвоювання рослинами формі. Таким чином, бактерії, мабуть, виявилися першими живими істотами, які підготували на суші умови для появи нижчої рослинності.

Найпотужнішим агентом руйнування гірських порід є водорості, особливо діатомові, які, як уже повідомлялося вище, мешкають не тільки в солоних і прісних водоймах, а й на зволожених скелях, прибережних пісках і інших ділянках суші. Лишайники руйнують гірські породи не тільки хімічним, а й механічним шляхом.

Звільнений біохімічно з силікатних мінералів кремнезем знову безпосередньо засвоюється бактеріями, нижчими рослинами і, зазнавши ряд перетворень, знову повертається в грунт у вигляді вторинних мінералів. Багато нестійкі мінерали (глини, слюди, цеоліти, діатоміти і ін.) Давно б зникли з лиця землі, якщо б постійно не створювалися знову живими організмами.

Після розкладання залишків нижчої рослинності частина аморфного кремнезему засвоюється вищими рослинами. Інша частина його вимивається і, потрапляючи в струмки і ріки, виноситься в озера, моря і океани.

Однорічні рослини повертають накопичений кремнезем в грунт в кінці вегетації - відмирая, а багаторічні скидають його разом з листям. Опале листя гуміфіціруется тим повільніше, чим вище в них вміст кремнезему. Гумусові кислоти беруть участь в розкладанні силікатів. Деяку роль в розкладанні опалого листя грають тварини (в основному нижчі). Так завершується цикл біохімічного кругообігу кремнію в природі. За рік на дні океанів відкладається 190 мільйонів тонн кремнезему. Це кілька сотень тисяч кубічних кілометрів. Такі тонні відкладення займають 20,4% площі Індійського океану, 14,7% тихо і 6,7% - Атлантичного.

Дуже висока концентрація кремнію і в придонному шарі води. Піднятий висхідними потоками наверх кремній повертається в біологічний круговорот. Нерідко в грунтах в значних кількостях містяться скелети діатомових водоростей і спікули кременистих губок.

Горючі корисні копалини органічного походження - каустобіоліти (нафта, вугілля і горючі сланці) також містять порівняно багато кремнію. До складу золи нафтового коксу, наприклад, входить до 15% кремнезему. Однак питання про те, чи є походження кремнію в каустобіліотів біогенних, залишається досі відкритим. Не виключено, що в нафті містяться і кремнійорганічні сполуки.