Общая геохимия

Лекция 2

для студентов специальностей 130301,130302

Миграция химических элементов

Источники энергии (по А.А. Саукову)

1.Энергия гравитационных сил (перемещение вещества на поверхности планеты)

2.Космическая энергия (энергия солнечных лучей, фотосинтез, тепловой режим атмосферы и гидросферы)

3.Энергия радиоактивного распада (тектонические движения)

4.Теплота глубины земного шара (остаточная теплота звезды, живого вещества, радиационные процессы).

Виды миграции

А.И. Перельман выделил 4 основных вида миграции химических элементов:

1.Механическая миграция – это механическое перемещение минералов, горных пород в водной среде и воздушной сфере.

2.Физико-химическая миграция – это миграция, которая сопровождается различными химическими и физическими процессами (в водных растворах, газовых смесях, радиоактивный распад, процесс изоморфизма).

3.Биогенная миграция – это миграция, связанная с жизнедеятельностью организмов.

4.Техногенная миграция – это миграция, вызванная и спровоцированная жизнедеятельностью человека.

Внутренние факторы миграции

1. химических элементов и соединений.

Электростатический фактор миграции

(проявляется на уровне кристаллизационных свойств ионов). Такая миграция характерна для водных растворов, магматических расплавов, газовых смесей, живого вещества. Эта группа факторов определяется размерами ионных радиусов и

полуколичественным показателем Картледжа.

2.Свойства связи соединений. Эти свойства характеризуют способность соединений противостоять усилиям , направленным на их разрушение.

Чем ярче выражены эти свойства, тем устойчивее минералы и тем позже проявляются миграционные способности каждого из элементов.

А связь элементов зависит от :

Особенностей внутреннего строения и энергии его кристаллической решетки;

От плохой спайности;

От повышенной твердости.

3.Химические свойства соединений.

Здесь следует учитывать геохимические и термодинамические особенности среды, в которой происходит миграция. Например: на земной поверхности кислородные соединения

– оксиды, сульфаты и карбонаты более устойчивы, чем сульфиды).

4.Гравитационные свойства атомов.

Они оказывают влияние на перемещение элементов при кристаллизации, выветривании и седиментации.

Каждый атом притягивается с силой пропорциональной его массе.

5. Радиоактивный распад ядер атомов.

Такой распад приводит к образованию изотопов.

Изотопы – это вещества, ядра атомов которых состоят из одинакового числа протонов и отличаются лишь числом нейтронов в ядре.

Существует 17 долгоживущих радиоактивных изотопов. Самыми распространенными являются Rb – 87, Th – 232, K – 40, U- 238. при радиоактивном распаде образуются новые изотопы, которые называются промежуточными продуктами. Например, при радиоактивном распаде U – 238 – ---Th, Ra, Rn, Bi.

Существуют конечные продукты распада – стабильные изотопы (U-235, Pb-207, He-4).

Внешние факторы миграции

Этот фактор обуславливается внешней средой, окружающей мигрирующие элементы.

1. Радиационные изменения среды.

Пример: радиолиз воды – Н2О—»2Н+О2

При этом Н – восстанавливает многие оксиды металлов, соединяется с S, N, F. А О2- является сильным окислителем.

2.Воздействие ионизирующего излучения.

Этот процесс связан с ионизацией и возбуждением атомов. В зависимости от дозы и длительности облучения, выделяются острые и хронические поражения.

Примеры: папоротники выдерживают дозы до 10.000 Грей {1Гр=1 Дж/кг =100 Рад}, древесная растительность 12Гр. Среди животных устойчивостью обладают: крысы, мыши и насекомые. Мухи – дрозофилы - 950Гр, сельскохозяйственные животные от 3-15Гр. Птицы 25-30Гр, человек – не более 7Гр. У некоторых животных и растений данный вид облучения приводит к стимуляции ряда биохимических процессов (мутации).

3.Температура. С повышением температуры в биосфере увеличивается миграционная способность элементов.

4.Давление. Оказывает влияние на миграцию элементов в растворах, расплавах и газовых смесях; изменение фазового состояния вещества и скорости реакции.

5. Степень электрической диссоциации.

Таблица электрической диссоциации химических элементов.

6. Концентрация водородных ионов.

Этот фактор определяется показателем Рh среды. Изменение щелочности среды влияет на поступление элементов в растения, на подвижность многих металлов.

7.Окислительно – восстановительный потенциал и обстановка.

Определяется режимом S и O. Окислительная (кислородная обстановка способствует накоплению катионогенных элементов переменной валентности Fe, Mn, Co) и увеличению растворимости анионогенных ( V Mo, Se, S, U, Re).

8.Жизнедеятельность организмов тесно связана с миграцией химических элементов.