Міграція хімічних елементів, зовнішні чиники міграції

1. Внешние факторы миграции

2. Законы и правила, определяемые внешними факторами

3. Геохимические барьеры

1. Внешние факторы миграции

Эти факторы обуславливаются средой, окружающей мигрирующие элементы. Действие этих факторов проявляется одновременно и подчиняется определенным законам.

1. Температура – определяет агрегатное состояние системы и скорость течения реакций. Все процессы на Земле и в ее недрах протекают в пределах 80-1800^оС. При повышение температуры на 10^оС – скорость реакций увеличивается в 2 раза. При повышение температуры увеличивается способность атомов или ионов к изоморфизму, с температурой также связывается летучесть элементов. Роль температуры как фактора равновесия системы определяется законом Вант-Гоффа:

lnK₂-lnK₁=Q/R(1/T₁-1/T₂), где K₁, K₂ – константы равновесия реакции

Q – энергия реакции; R - постоянная; T₁, T₂ – температура

Например: SnF₄+2H₂OSnO₂+4HF (реакция идет с выделением тепла, экзотермический эффект). Если в системе повышать температуру, то:

T₂>T₁ – t повышается, тогда

1/T₂-1/T₁>0 , значит lnK₂-lnK₁>0 , следовательно K₂>K₁ , т.е. равновесие смещается влево, в сторону увеличения концентрации SnF₄ и уменьшения количества SnO₂.

Если будем понижать температуру, то произойдет смещение вправо, в сторону повышения содержания SnO₂ (пневматолитовый процесс).

2. Давление – Этот фактор оказывает значительное влияние на миграцию элементов в расплавах, растворах и газовых смесях. С изменением давления может происходить изменение фазового состояния вещества без изменения температуры, возможно изменение скорости и направления течения химических реакций. При повышение давления увеличивается способность к изоморфизму. Роль давления можно сформулировать так: повышение давления системы, находящейся в состоянии равновесия, приведет к смещению равновесия в сторону уменьшения объема. Этот фактор следует учитывать при рассмотрении глубинных процессов, так как в верхних частях земной коры (в биосфере) резкого и существенного изменения давления не происходит.

3. Концентрация водородных ионов (рН) – этот фактор характризует кислотность (щелочность) среды и во многих случаях контролирует осаждение элементов или соединений из растворов. Изменение щелочности среды влияет на поступление элементов в растения (в кислой среде уменьшается катионообменная емкость и повышается анионообменная – установлено, что только от изменения щелочности среды может в 2 раза измениться модержание в растениях цинка), на подвижность многих металлов и соединений (например, при рН=5-9 глинозем практически нерастворим, а кремнезем становится подвижным).

4. Окислительно-восстановительный потенциал (Еh) – при изменении этой величины элементы и соединения могут либо растворяться, либо осаждаться из растворов. Для характеристики этого процесса используют ряд параметров – соотношение различных форм серы, оксидов (2) и (3), количество остаточного органического вещества, комплекс минералов железа и др. Изменение оксилительно-восстановительных условий приводит к образованию геохимических барьеров (кислородного, сероводородного, глеевого и др.).

5. Концентрация – увеличение концентрации исходных продуктов приводит к увеличению количества продуктов реакции.

6. Жизнедеятельность организмов – в результате миграции элементов в зоне гипергенеза, связанной с жизнедеятельностью организмов, освобождаются из соединений кислород, азот, диоксид углерода, влияющие на миграцию многих элементов, включая металлы. Органические кислоты, выделяемые корнями растений, разрушают кристаллические решетки многих минералов, способствуя переходу элементов из минеральной формы в растворы. Различные растения выборочно аккумулируют элементы, которые затем при опадении листьев накапливаются в гумусовом горизонте.