2. Законы и правила, определяемые внешними факторами

Правило Ле-Шателье:

Если какой-либо внешний фактор воздействует на равновесную систему, то эта система, в свою очередь, активизирует процесс противодействия этому эффекту.

Например: если система охлаждается, будут идти реакции с экзотермическим эффектом; при повышении давления будет образовываться вещество с большей плотностью и др.

Правило фаз Гиббса:

Устанавливается связь между числом степеней свободы (число независимых переменных, которые мы можем произвольно менять, не нарушая равновесия в системе) системы F (температура, давление, концентрация), числом компонентов, участвующих в системе К и числом образовавшихся из них фаз Р:

F=К-Р+2

Если F=0 – система называется инвариантной. В ней нельзя изменить ни один параметр, не нарушив равновесия.

Если F=1 – можно изменить только один параметр, не нарушив равновесия. Если F=2 – 2 параметра и т.д.

Пар воды: F=1-1+2=2 (можно изменить давление и температуру).

Минералогическое правило Гольдшмидта:

Максимальное число n твердых минералов, которые одновременно, совместно устойчивы при произвольных t и p равняются n компонентам, составляющих эти минералы.

Закон Освальда:

При кристаллизации из расплавов или растворов в первую стадию процесса образуются неустойчивые (лавильные) минералы, которые только через некоторое время перейдут в стабильные формы.

Фильтрационный эффект Коржинского:

Φ=υ растворенного вещества/υ растворителя, где Υ – скорость движения вещества; Φ – коэффициент, характеризующий проницаемость фильтра для данного вещества.

В качестве фильтра могут выступать горные породы. Например, при движении через них гидротермальных растворов: 1 случай – φ=1 – свободное движение растворов (по трещинам, по открытым полостям); 2 случай – φ<1 – наблюдается фильтрационный эффект. Скорость растворителя больше, чем скорость растворенного вещества. Происходит отставание вещества. Это приводит к метасоматозу, к образованию ореолов вокруг рудных месторождений.

Миграция элементов в земной коре зависит не только от их химических свойств и параметров внешней среды, но и от кларков, которые во многом определяют содержание элементов в растворах и расплавах, их способность к осаждению, минералообразованию и др. Роль кларков и химических свойств элемента в его геохимии неодинакова для разных элементов.

Многие элементы с одинаковыми кларками ведут себя в земной коре резко различно (Sn и U, Ga и Co и др.), а элементы с различными кларками – сходно (S и Se, Ca и Sr и др.).

Поэтому геохимия элемента в земной коре определяется как его химическими свойствами, так и величиной кларка (основной геохимический закон В.М.Гольдшмидта).

Химические элементы, ионы и соединения, определяющие условия миграции в данной системе, называются ведущими. Химические элементы с низкими кларками не могут быть ведущими из-за малых концентраций в системах – они вынуждены мигрировать в той обстановке, которую создают ведущие элементы. Редкие элементы в местах их концентрации (например, в месторождениях) становятся ведущими (ртуть, уран, молибден и др.). Но ведущее значение элемента зависит не только от его кларка и концентрации в данной системе, необходимо чтобы элемент мигрировал и накапливался в системе. Распространенные, но слабо мигрирующие элементы не являются ведущими. Один и тот же элемент в разных системах может быть и ведущим, и второстепенным. Если элемент энергично мигрирует, но не накапливается, он также не является ведущим. Например, натрий и хлор энергично выщелачиваются из кислой коры выветривания и не являются там ведущими. Только в соляных озерах, где натрий и хлор мигрируют и накапливаются, они становятся ведущими.

Т.о., можно сформулировать принцип подвижных компонентов: геохимическая особенность системы определяется ведущими элементами, т.е. элементами с высокими кларками, наиболее активно мигрирующими и накапливающимися (А.И.Перельман).