- •С.А. Волкова
- •Содержание
- •Предисловие
- •Глава I. Введение в геохимию
- •1.1 Предмет, история и методология геохимии
- •1.2 Распространённость химических элементов в оболочках Земли
- •10 Самых распространённых химических элементов (% по массе)
- •1.3 Геохимия планет земной группы и космохимия
- •1.5 Механическая миграция (механогенез)
- •Глава 2. Физико-химическая миграция
- •Общие закономерности физико-химической миграции
- •2.2 Миграция газов
- •2.3 Общие закономерности водной миграции
- •2.4 Магматические и гипергенные физико-химические системы
- •Глава 3. Биогенная миграция
- •3.1 Особенности биогенной миграции
- •3.2 Геохимия ископаемых органических веществ, биологические системы
- •3.3 Геохимия биокосных систем
- •Глава 4. Техногенная миграция
- •4.1 Характеристика техногенной миграции
- •Глава 5. Геохимия отдельных элементов
- •5.2 Геохимия элементов II группы
- •5.3 Геохимия элементов III группы
- •Библиография Литература по основам геохимии и химии окружающей среды:
- •Научно-популярная и дидактико-методическая литература:
- •Приложения
- •Экспериментальный практикум
- •I. Техника безопасности и правила поведения в лаборатории
- •II. Токсичность Лабораторная работа №1 Воздействие табачного дыма на организм человека
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Задание:
- •Лабораторная работа №2 Определение влияния ионов металлов на активность каталазы
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №4 Определение растворённого в воде кислорода
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Теоретическая часть.
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы:
- •V. Химия литосферы Лабораторная работа №6 Адсорбция меди в почве
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы:
- •Материалы для уроков и факультативных занятий по экологическим аспектам химии
- •1. Тема занятия: Химические элементы в биосфере
- •2. Тема занятия: Вещества – загрязнители окружающей среды
- •3. Научно-практическая конференция «Состояние окружающей среды»
- •Литература к занятиям:
- •Волкова Светлана Александровна Геохимия Учебное пособие
5.3 Геохимия элементов III группы
Литофильные анионогенные элементы – Si, P, B.
Данная группа включает все халькофилы, сидерофилы и часть литофилов. Это элементы середины периодической системы, со средними значениями электроотрицательности, с менее резко выраженной катионогенностью и анионогенностью, чем во II группе. Для большинства элементов характерны не простые, а комплексные ионы. Растворимость соединений третьей группы, как правило, меньше, чем второй. Характерна также коллоидная миграция, образование органоминеральных соединений. Всё это определяет сложность и большое разнообразие миграции элементов III группы. Геохимия этих элементов достаточно разнообразна, их сближает анионогенность и постоянная валентность.
Кремний (Si). Это второй после О по распространённости элемент земной коры с кларком 29,5 %. Связь Si и О исключительно прочная и почти не нарушается. Геохимия – это в основном геохимия кремнезёма – SiO2. Свободный кремнезём в форме кварца и его разновидностей составляет около 12% земной коры. 75% её слагают полевые шпаты, слюды, амфиболы и другие селикаты и алюмосиликаты. Общее число минералов Si – 432 (третье место после О и H). В минералах входит в кислородные тетраэдры, образуя группу SiO42-, в которой Si может замещаться Al. С этим связано существование большой группы алюмосиликатов и геохимическая близость Si и Al, впервые обоснованная В.И. Вернадским в 1891 году (ранее рассматривался как аналог других катионов).
При магматических процессах происходит незначительная дифференциация Si: он накапливается в кислых извержённых породах (гранитоиды – 32,3%, ультраосновные породы – 19%). При высоких температурах и давлениях растворимость повышается, возможна его миграция и с водяным паром. Поэтому для гидротермалитов характерны кварцевые жилы, с которыми нередко связаны другие рудные элементы (золото-кварцевые, кварцево-касситеритовые и другие руды).
В биосфере участие Si в биологическом круговороте и водной миграции значительно уступает таким менее распространённым, но более активным мигрантам, как Ca, Na, S. В живом веществе в среднем 0,2% Si, организмы обеспечены им. Известны организмы, строящие скелет из SiO2 – диатомовые водоросли, радиолярии, кремневые губки и др. Это всё низшие формы, в ходе эволюции кремневый скелет сменился известковым и фосфатно-кальциевым. В биосфере значительно более контрастна дифференциация Si, чем в магматических, метаморфических и гидротермальных системах. Так, в холодных морях, озёрах полярных стран накапливаются диатомовые и другие биогенные илы, обогащённые Si, а в тропических морях преобладают известковые илы, в которых содержание Si низкое (в карбонатных породах 2,45%). Сильно обеднены Si галолиты, гипсы, доломиты, угли и другие осадочные породы. Обогащены Si пески и песчаники (в среднем 36,8%).
В биосфере Si – сравнительно слабый водный мигрант, так как его минералы труднорастворимы. Наиболее энергичен этот процесс в щелочной среде, менее – в сильнокислой и меньше всего – в нейтральной и слабокислой.
В морской воде лишь 3 мг/л Si. Природные воды, как правило, не насыщены кремнозёмом; здесь он мигрирует в истинно растворимых или коллоидных формах. Si выпадает из раствора (частично биогенным путём) в форме геля кремнезёма – опала, имеющего отрицательный заряд. Это определяет абсорбцию коллоидным кремнезёмом катионов многих металлов, а также положительно заряженных коллоидов. Со временем опал теряет воду и переходит сначала в халцедон, а потом во вторичный кварц. Соединяясь с гидроксидами Fe и Al кремнезём образует вторичные синтетические глинистые минералы (каолинит; монтмориллонит и др.). В результате осаждения кремнезема из подземных вод развивается окаменение известняков, песчаников, растительных остатков и т. д.
В ландшафтах Si энергично мигрирует во влажных тропиках, тундрах и тайге, слабее – в степях и пустынях.
В ноосфере Si – основной элемент стремительных материалов. Он входит в состав бетона, силикатного кирпича, цемента и др. Менее значительно его использование в металлургии, керамической, оптической и другой промышленности.
Фосфор (Р). В химии известны соединения Р разной степени окисления (+3, +5), но в земной коре преобладает P5+, главным образом, соли, ортофосфорной кислоты. Последние, как правило, труднорастворимы. Это ограничивает водную миграцию Р, которая даже в абсолютном выражении много меньше, чем у Cl и S, несмотря на то, что кларк P (9,3∙10-2) больше, чему этих элементов.
В основных породах P больше (1,4∙10-1), чем в кислых (7∙10-2) и ультраосновных (1,7∙10-2). С магматизмом и биогенной миграцией связаны его крупные скопления, образующие промышленные месторождения апатита и фосфоритов. Известно 185 минералов Р, в основном это различные фосфаты. Среди них наиболее распространены фосфаты Са.
Р – исключительно важный биоэлемент, он дефицитен для культурных растений и домашних животных. Поэтому лишь небольшая часть Р поступает в природные воды, где его содержание составляет n∙10-4 - n∙10-5 г/л. В морской воде – 7∙10-5г/л Р. Из вод Р легко осаждается и входит в состав труднорастворимых минералов или захватывается организмами. Этим Р похож на К. Наиболее интенсивно P мигрирует в сильнокислых водах, например, в зоне окисления сульфидных руд, где он служит осадителем металлов.
Важную роль в истории Р играет биогенная миграция на далёкие расстояния. Так, на островах Тихого океана в результате миграции птиц, откладывающих большие массы гуано с высоким содержание фосфора, образовались крупные месторождения Р. Аналогично геохимическое значение миграции рыб.
Р дефицитен в большинстве ландшафтов от тундры до влажных, тропиков. С дефицитом Р связаны низкая урожайность и продуктивность животноводства. В ноосфере Р мигрирует в составе фосфорных удобрений на огромные расстояния. Важная роль Р в развитии нервной системы определяет ряд проблем медико-геохимического характера.
Бор (В). Это самый лёгкий элемент периодической системы III группы. Несмотря на степень окисления +3 он не проявляет металлических свойств и более похож на С, чем на Al. В – единственный кислотный элемент и единственный неметалл в III группе.
Катион B3+ имеет очень малый радиус (0,02 нм) и в свободном виде неизвестен – во всех соединениях В образует ковалентные связи. Благодаря высокому сродству к кислороду в земной коре преобладают кислородные соединения В, производные различных борных кислот. По способности к полимеризации, образованию изополикислот В также близок к C.
Хорошо растворимы в воде только некоторые бораты щелочных металлов, остальные труднорастворимы. В качестве осадителей важную роль играют Ca и Mg. Растворимость боратов растёт с повышением температуры, и водная миграция В интенсивнее в гидротермах, чем в биосфере.
Бораты во многом напоминают силикаты, так как состоят из сложных полимеризованных анионов. Основными структурными единицами являются треугольники. BO3 и тетраэдры ВO4, которые могут объединяться друг с другом через общие атомы О и образовывать цепи, слои и каркасы. Для боратов характерны водородные связи, наличие в структуре молекул Н2О, групп ОH-.
В космосе В – дефицитный элемент, так как он служит «ядерным горючим». Поэтому несмотря на малый порядковый номер его космическая распространённость намного меньше, чем Н, Не, С (в каменных метеоритах 5∙10-4% В). Дефицит бора в космосе определил дефицит его в земной коре, относительно низкий кларк – 1,2∙10-3%.
В земной коре В преимущественно накапливается в гранитоидах и пегматитах. Благодаря летучести соединений В принимает важное участие в вулканизме, в ходе которого его соединения выделяются в атмосферу, накапливаются в термальных источниках, поступают в пластовые воды.
В - важный биоэлемент, его кларк в живом веществе – 1∙10-3%. Это элемент биологического накопления. Известны болезни растений, связанные с дефицитом и избытком B. У животных избыток B вызывает заболевания. Главный концентратор В – океан, его кларк в морской воде 4,6∙10-4%. Из морской воды В поглощается глинистыми илами. В грунтовых, речных и озерных водах степей и пустынь содержание B повышено, он накапливается при испарении (местами до 3-4∙10-2 г/л), мигрирует в виде анионов полиборных кислот, которые образуют труднорастворимые кальциевые и магниевые соли. Поэтому наиболее благоприятные условия для миграции B в содовых водах, бедных Ca и Мg.
В сухих степях и пустынях в районах соленосных толщ, современного и древнего вулканизма почвы обогащены В, его много в соляных озёрах и солончаках (Калифорния, Тибет). Важнейшие минералы В в осадочных галогенных толщах – бура (Na2B4O7∙10H2O), ашарит (MgHBO3) и др. В биосфере все большие его количества накапливались в осадочной оболочке в виде месторождений и в форме рассеянного В в глинах.
Технофильность В значительна – 6∙107, немного больше, чем у Ni, Fe, Mn и ниже, чем у Zn, Pb, Ca, Hg, Sb, Mo. В отличие от земной коры для ноосферы характерны не только кислородные соединения В, но и бороводороды (бораны), фториды В и другие соединения, чуждые биосфере и неустойчивые в ней. При этом главную ценность представляют большие запасы химической энергии таких соединений.
Литофильные элементы с постоянной валентностью, образующие катионы и анионы – Al, Zr, Hf, Y, Ta, Sc, Th, Be.
Постоянная валентность (за исключением четырёх элементов редких земель) определяет независимость, вернее лишь косвенную зависимость миграции этих элементов от окислительно-восстановительных условий. В сильнокислых растворах они ведут себя как катионы, а в сильнощелочных образуют анионные комплексы. В целом интенсивность водной миграции данных элементов низкая, минералы, как правило, труднорастворимы. Участие их в биологическом круговороте также невелико.
Алюминии (Al). Это самый распространённый металл в земной коре, его кларк 8,05 (в ультраосновных породах – 0,45%, в каменных метеоритах – 1,30%). Известно 328 минералов алюминия.
В биосфере Al мигрирует слабо, его мало в организмах (кларк – 5∙10-3%), поверхностных и подземных водах. В гумидных ландшафтах Al входит в состав органо-минеральных коллоидов почв, Al3+ сорбируется глинами и гумусом. Под защитой органических коллоидов Al мигрирует и в болотных водах. Связь с Si здесь частично нарушается – образуются гидроксиды Al, минералы – бёмит, гидраргиллит и др. Большая часть входит в состав каолинита и других глинистых минералов. Слабая подвижность Al определяет остаточное накопление его гидроксидов в коре выветривания влажных тропиков (за счёт выноса более подвижных элементов). Так образуются главные руды Al – элювиальные и переотложенные бокситы. В прошлые эпохи бокситы накапливались также в озёрах и морях тропиков (осадочные бокситы).
В нейтральных и слабощелочных водах степей и пустынь Al почти не мигрирует, Наиболее энергична миграция Al в сильнокислых водах, вулканических районов и зон окисления сульфидов (Al3+). В сильнощелочных термальных и холодных содовых водах Al интенсивно мигрирует в анионной форме (AlO2- и др.).
В ноосфере Al играет исключительно важную роль не только благодаря высокому кларку, но и из-за ценных свойств. Технофильность его всё же пока не велика – почти в 100 раз меньше, чем у Fe.
Цирконий (Zr). Кларк Zr – 1,7∙10-2%, он накапливается в кислых (2∙10-2%) и особенно в щелочных (6,8∙10-2%) породах. Известно 19 минералов Zr, главный из них – циркон (ZrSiO4) накапливается в пегматитах, россыпях. В морской воде лишь 5∙10-3% Zr. Рассеяние в земной коре, трудности получения металла делали Zr долгое время «редким элементом», хотя его в земной коре больше Cu, Zn, Sn и др. В эпоху НТР Zr приобрёл важное значение, его технофильность 6·106 (больше, чем К, Al).
Гафний (Hf). Это химический и геохимический аналог Zr, радиусы их ионов одинаковы. Собственных минералов Hf не имеет, образует примесь в минералах Zr. Кларк Hf в земной коре – 1·10-4%. Отношение Hf/Zr используется для геохимической характеристики магматических и гидротермальных процессов. Технофильность Hf пока небольшая – 5·105 (но больше Sr, Rb, Ta).
Редкие земли – лантаноиды (Ta) и иттрий (Y). Химически и геохимически – это очень близкие элементы. В щелочной среде Ce3+ переходит в Cr4+, в кислой Ib3+, Sm3+, Eu3+ – в двухвалентное состояние. Известно свыше 300 минералов, содержащих Ta и Y, из которых более 50 собственных.
Скандий (Sc). Это типичный рассеянный элемент с очень слабой способностью к концентрации. Кларк Sc 1·10-3%, в основных породах он более распространён (2,4·10-3), чем в кислых (3·10-4%). Известно три собственных минерала Sc, все они редкие.
Торий (Th). Кларк Th 1,3·10-3%. Это характерный элемент гранитной и осадочной оболочек земной коры, в которых его кларки близки (1,8·10-3 и 1,3·10-3%). Th – сравнительно слабый мигрант, в основном он участвует в магматических и высокотемпературных гидротермальных процессах, накапливаясь в гранитоидах, щелочных породах, пегматитах, некоторых гидротермальных рудах (вместе c U4+). Способность к концентрации у Th слабая, известно лишь 12 его минералов. Th – слабый мигрант в биосфере, его мало в живом веществе и водах, в морской воде – 1·10-9%.
Важная геохимическая роль Th в земной коре связана с его радиоактивностью (выделение тепла, образование различных продуктов радиоактивного распада, вплоть до «ториевого свинца» и гелия). В ноосфере Th используется слабо, но после освоения руд Th в качестве ядерного горючего его добыча, вероятно, сильно повысится.
Бериллий (Be). В сильнокислых водах Be катионогенен, а в сильнощелочных ведёт себя как анионогенный элемент. Для Be характерны летучие и растворимые комплексы с F- (CO32-). Be – дефицитный элемент космоса – вместе с Li и В он служит «ядерным горючим» в звёздах. Известно 55 эндогенных и экзогенных минералов Bt. Be преимущественно связан с гранитной и щелочной магмой, концентрируется в пегматитах и высокотемпературных гидротермалитах. В биосфере Be мигрирует слабо, кларк его в живом веществе – 4·10-8%.
В ноосфере минералы Вe использовались ещё в древности (изумруды, аквамарин), но металлический Be нашёл применение только в 1950 году. Это характерный металл атомной и другой новой техники. Пока технофильность Be мала.
В районе месторождений Вe встречаются почвы с повышенным его содержанием, травоядные животные болеют «бериллиевым рахитом». Соли Be ядовиты для человека, при его производстве необходима профилактика «бериллиоза».
Литофильные и сидерофильные элементы с переменной валентностью, образующие катионы и анионы – Ti, V, Nb и Ta, U, W, Mo, Re.
Титан (Ti). Элемент широко распространённый в земной коре (кларк - 0,45%), его больше в основных породах (0,9%), чем в кислых (0,23%). Основную роль в концентрации Ti играет магматизм – он накапливается в пегматитах основных пород, щелочных породах (сиенитах) и связанных с ниш пегматитах. Известно 67 минералов Ti, в основном магматических. Титан входит в состав многих силикатов, где он изоморфно замещает Si (Ti4+), Al и Fe (Ti3+).
В биосфере Ti в основном рассеян. Он слабо участвует в биогенной и водной миграции. Кларк в живом веществе – 1,3∙10-3%, известны растения-концентраторы Ti. В морской воде Ti 1∙10-7%. Ti накапливается в россыпях, некоторых бокситах и глинах. Промышленное месторождение Ti относится к магматическому и осадочному (россыпи) типам. В эпоху НТР Ti получил важное применение в промышленности, но пока его технофильность невелика – 2∙106(близка к Mg и Al). (Об остальных элементах группы см. [11], с. 438 – 443).
Металлы группы железа – Fe, Mn, Cr, Ni, Co.
По особенностям строения атомов, положению на кривой атомных объёмов, распределению и миграции в земной коре эти металлы тесно связаны с наиболее распространённым элементом группы – Fe. Разновалентность определяет важную роль окислительно-восстановительных условий в их геохимии (особенно у Fe и Mn), важны и щелочно-кислотные условия. В основном это сидерофилы, но Fe, Mn, Ni и Со проявляют и халькофильные свойства, а Сr и Мn – литофильные.
Железо (Fe). По кларку (4,65) Fe занимает второе место (после Al) среди металлов и четвёртое среди элементов земной коры. Велика роль в его геохимии окислительно-восстановительной реакции: Fe2+ Fe3+. Катион Fe2+ свойствам близок к другим двухвалентным катионам своей группы – Mn2+, Cr2+, Ni2+ и Co2+, а также к Mg2+. Миграционная способность Fe2+ высокая в кислых водах и низкая в щелочных. Fe3+ подвижно преимущественно в сильнокислых средах (аналогично Al3+, Cr3+). В целом Fe энергично мигрирует в земной коре, играет большую роль в магматических, гидротермальных и гипергенных процессах, с которыми связаны его многочисленные концентрации, в том числе и промышленные месторождения.
Fe образует свыше 300 собственных минералов – оксидов, сульфидов, силикатов, карбонатов, фосфатов, титанатов и др. Fe – металл земных глубин, оно, вероятно, господствует в земном ядре (~90%), его больше в мантии (ультраосновные породы – 9,85%, кислые – 2,7%).
Железо – важный биоэлемент, его кларк в живом веществе – 1∙10-2% Однако в связи с высоким кларком Fe, как правили, не накапливается в растениях и животных, не аккумулируется в почвах биогенным путём. Исключение составляют «железобактерии», окисляющие Fe2+ и накапливающие гидроксиды Fe3+.
Велика роль Fe в биосфере как хромофора, так как распространённой формой соединений Fe3+ являются гидроксиды красной, бурой, малиновой, оранжевой и другой окраски (в зависимости от кристаллической структуры, содержания воды и других причин). Именно с этим связана красная окраска коры выветривания тропиков, красно-бурые тона покровных и валунных суглинков, окраска красноцветов.
Роль Fe в истории цивилизации исключительна (XIX век – «железный век»), причём в ноосфере, как и в земном ядре, преобладает металлическое Fe. На его получение затрачивается огромная энергия, огромных усилий стоит и его сохранение.
Однако технофильность Fe (1∙108) меньше, чем у многих металлов. (Об остальных элементах группы см. [11], с. 445 – 448).
Платина и платиноиды – Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt.
Это очень редкие металлы с точно не установленными кларками земной коры порядка 10-7 – 10-8%. Наиболее высоки их кларки в каменных метеоритах (n∙10-4 - n∙10-5%), ниже в ультраосновных породах (для Pd и Pt – n∙10-5%). Сульфиды полностью извлекают платиновые металлы из основной магмы с образованием твёрдых растворов. Практическое значение имеют магматические месторождения этих металлов, а также россыпи. Для земной коры характерно самородное состояние платины и платиноидов, известно около 50 их минералов (самородные металлы и соединения с Pt, As и Sb). Все минералы образовались при высоких температурах и давлениях - в магме и гидротермах. В виде, примеси Pt и платиноиды встречаются во многих сульфидах и силикатах ультраосновных и основных пород.
Геохимия данных металлов в биосфере почти не изучена. Некоторые осадочные марганцевые руды обогащены Pt (до 1∙10-3), в углях наблюдалась концентрация Pt и Pd (1∙10-6%), повышенное содержание платиноидов отмечалось в фосфоритах,
Технофильность Pt и платиноидов такая же, как у многих других металлов – Al, Mg, K, Co, Cs, Li (у Pt ~7∙106).
Халькофильные металлы – Zn, Cu, Pb, In, Cd, Hg, Ag, Bi, Au.
Это большая группа элементов, объединяемая общими особенностями строения атомов, концентрацией в гидротермах, с которыми связано большинство их промышленных месторождений. В соединениях для них часто характерны ковалентные связи.
Цинк (Zn). Кларк Zn в земной коре 8,3∙10-3% , в основных породах – 1,3∙10-2%, в кислых – 6∙10-3%. Известно 66 минералов важнейший – сфалерит (ZnS). Цинк энергично мигрирует в гидротермах, в которых он образует различные комплексы и осаждается вместе с Pb, Ag и другими халькофилами, образуя различные сульфиды (полиметаллические руды).
Цинк - важнейший биоэлемент, его кларк в живом веществе 2∙10-3%. Известны организмы-концентраторы Zn, на его месторождениях растёт особая «галмейная флора». От избытка и недостатка Zn организмы болеют. Zn накапливается биогенным путём в почвах.
В биосфере Zn энергично мигрирует с поверхностными и подземными водами. Проблемы геохимии Zn в ноосфере разнообразны – загрязнение среды, геохимические поиски месторождений, Zn, удобрения.
Медь (Cu). Труднорастворимы сульфиды Cu, что имеет огромное геохимическое значение: с осаждением Cu сероводородом связано образование и крупных месторождений и мелких концентраций Сu. Главными рудными минералами являются халькопирит CuFeS2, ковелин CuS и другие сульфиды. Cu легко абсорбируется отрицательно заряженными коллоидами, что также ограничивает миграцию этого элемента в биосфере. Известно 198 минералов Cu, преимущественно сульфидов, фосфатов, силикатов, карбонатов, сульфатов.
Кларк Cu в живом веществе 3,2∙10-4%, она участвует во многих физиологических процессах, биогенно аккумулируется в почвах. Известны организмы - концентраторы Сu; у многих беспозвоночных – моллюсков, пауков и других животных, красящий пигмент крови гемоцианин содержит Cu, кровь голубая. У растений и животных установлен дефицит и избыток Сu. Медь – один из древнейших и важнейших металлов цивилизации, технофильность её очень высокая (1∙109%).
Халькофильные неметаллы – As, Sb, Se, Te.
Все они рассеяны в магматических системах и концентрируются в гидротермальных, частично в биосфере.
Мышьяк (As). Геохимия As во многом определяется летучестью его соединений при высокой температуре. Общее число минералов – 177, из них 90 образовалось при высоких температурах и давлениях. Основное промышленное значение имеет арсенопирит FeAsS. Кларк As – 1,7∙10-4%. Кларк As в живом веществе 6∙106%, он важный биоэлемент, но при значительном превышении кларка является сильным ядом. As – энергичный водный мигрант. На рудных полях месторождений As, в районах молодого вулканизма почвы местами сильно обогащены As (до 1%). С этим связаны болезни скота, гибель растительности. Данные явления особенно характерны для степей и пустынь, в почвах которых As малоподвижен. Во влажном климате As вымывается из почв.
Мышьяк, поступающий со стоком в океан, сравнительно быстро осаждается. В геологической истории важным источником для биосферы был вулканизм. Технофильность высокая – 2∙108 (как у P, Ca), ядовитость его соединений выдвигает ряд вопросов охраны среды. (Об остальных элементах группы см. [16], c. 454 – 456).
Литофильно-халькофильные элементы – Ga, Sn, Ge, Tl.
В земной коре для них более характерна литофильность, хотя они проявляют и халькофильные свойства. Ga, Sn, Ge в сильнокислых средах проявляют катионогенность, в сильнощелочных – анионогенность. Tl – катионогенный элемент.
Олово (Sn). Кларк 2,5∙10-4%. Концентрация Sn связана с магматическими процессами – с гранитоидами и их производными. Известны и «оловоносные граниты», пегматиты, обогащённые Sn. Олово концентрируется и в гидротермальных системах. Известно 24 минерала Sn. 23 из них образовались при высоких температурах и давлениях. В биосфере миграция Sn изучена слабо. Известны водные растения с повышенным содержанием Sn. Однако общая тенденция геохимии – рассеяние.
Sn – один из древнейших металлов, оно добывалось ещё за 4000 лет до н. э. Cплав Sn и Сu – бронза, «бронзовый век». Технофильность его высокая – 8∙108%, больше чем у Fe, S, Zn, Ni, но немного меньше Сu, Рb, Нg, Sb. (Об остальных элементах см. [9]).
Вопросы для самостоятельной работы.
К 5.1
1. Какие принципы положены в основу геохимической классификации элементов?
2. Расскажите о понятии «геохимия конкретного элемента».
3. Охарактеризуйте геохимию отдельных элементов I группы.
К 5.2
1. Охарактеризуйте геохимию отдельных элементов II группы.
2. В чём заключается двойственность геохимии радия?
К 5.3
1. Охарактеризуйте геохимию нескольких контрастных элементов периодической системы Д.И. Менделеева.
2. Какова интенсивность водной миграции золота? Правильно ли считать её низкой на том оснований, что золото накапливается в россыпях?
3. Какие элементы наиболее опасны для загрязнения окружающей среды?
