4. 1 Количественные характеристики геохимических барьеров

Гра­диент барьера определяется по формуле G = dm/dl или G = (m₁-m₂)/L,

где m₁ —величина одного из показате­лей, определяющих изменение геохимической обстановки на ба­рьере, установленное в миграци­онном потоке перед барьером (рН, Т, P, E_h, количество растворенного в воде кислорода, серово­дорода и т.д.);

m₂ —величина этого же показателя в миграционном потоке сразу же после барьера;

L — мощность (ширина) барьера.

Величина градиента барьеров может быть выражена в градусах/м; рН/м; Eh/м и др.

Контрастность барьера: S = m₁/m₂

Т.к. в итоге на геохимическом барьере в большинстве случаев формируются геохимические аномалии, то о контрастно­сти барьера можно судить и по контрастности образовавшихся ге­охимических аномалий: К = Сa/Cф,

где Сa — среднее содержание рассматриваемого компонента в ано­малии;

Сф — фоновое содержание в ландшафте (определенном ти­пе горных пород, почв, осадков, вод, растений и т.д.), аналогич­ном ландшафту, в котором расположен рассматриваемый барьер.

Обычно интенсивность накопления химических элементов (их соединений) усиливается с возрастанием градиента и контра­стности геохимических барьеров.

Концентрация элементов на барьере h = K (С₁-С₂) / (а₁- а₂),

где h — содержание рассматриваемого элемента, концентрирую­щегося на барьере;

К — коэффициент, зависящий от «инертной» массы (почв, осад­ков, живого вещества и т.д.), на которой происходит накопление рассматриваемого вещества;

С₁ и С₂ — содержание рассматривае­мого вещества в миграционном потоке соответственно до и по­сле барьера;

a₁ и а₂ — общее содержание всех веществ, мигрирую­щих в потоке до и после барьера.

Для концентрации како­го-нибудь элемента на барьере не обязательно его высокое содер­жание в мигрирующих потоках. Если данный участок является ба­рьером только для одного или немногих элементов (соединений), а у большинства остальных элементов (соединений) на этом участке интенсивность миграции не изменяется, то даже при низкой концентрации рассматриваемого элемента в мигрирующем пото­ке его концентрация на барьере может со временем стать очень высокой, вплоть до образования рудных тел.

В миграционных потоках содержится ряд геохимических элемен­тов, способных вступать в химические реакции между собой и осаж­даться на образующихся геохимических барьерах. Некоторых эле­ментов в системе может быть настолько много, что их хватает для реализации всех возможных реакций. Эти элементы в дан­ной системе являются избыточными. Например, на поверхнос­ти Земли таким элементом является кислород. Его содержание не лимитирует протекание реакций окисления, и он продолжа­ет оставаться одним из основных газов в атмосфере. В системах кислых магм избыточен SiO₂. Его хватает для реализации всех реакций и после этого он еще остается, выделяясь в виде квар­ца. К дефицитным в данной системе элементам относятся те, низ­кое содержание которых не позволяет реализовать все термоди­намически возможные реакции. Элементы, избыточные в одной природной системе, могут быть недостаточными в другой. Так, в глубинах Земли становится дефицитным О₂, а в основных магмах — SiO₂. Перельман сформулировал принцип торможения химических реакций, учитывающий наличие в системе избыточ­ных и недостаточных химических элементов: если в системе один из реагентов присутствует в количестве, не­достаточном для реализации всех возможных реакций, то осуще­ствляются лишь те реакции, для которых характерно макси­мальное химическое сродство.