1.1.2. Загальні закономірності міграції хімічних елементів у земній корі. Геохімічні бар'єри

Здатність елемента до міграції багато в чому залежить від форми його знаходження в природі. В.І. Вернадський виділяв чотири основні форми знаходження хімічних елементів в земній корі: 1. гірські породи і мінерали (у т.ч. природні води й гази); 2. жива речовина; 3. магми (силікатні розплави); 4. розсіяні. Є.М.Квятковський запропонував виділяти мінеральний, безмінеральний, концентрований і розсіяний види існування хімічних елементів.

А.Є.Ферсман поділив фактори міграції хімічних елементів на дві групи: зовнішні й внутрішні. До внутрішніх він відніс властивості хімічних елементів – їх здатність давати леткі чи розчинні хімічні сполуки, осаджуватись з розчинів чи розплавів, сорбуватись і т.д. До зовнішніх факторів відносяться параметри обстановки міграції – температура, тиск, кислотно-лужна рівновага (рН) і окисно-відновний потенціал (Еh).

В загальному випадку міграція хімічних елементів виражається експоненціальною залежністю кількості елемента Х від часу t:

, (1),

де b₁– вміст елемента X в системі до початку досліджуваного процесу в момент часу t₁, b₂ вміст елемента X у системі до моменту часу t₂, Р_Х – інтенсивність міграції елемента в даній системі.

У практичному відношенні дуже важливі ті ділянки земної кори, де на невеликій відстані відбувається різке зменшення інтенсивності міграції хімічних елементів і, як наслідок, їх концентрації. Такі ділянки А.І. Перельман запропонував називати геохімічними бар’єрами. Він виділяв два основні типи геохімічних бар’єрів: природні й техногенні. І природні, і техногенні поділяються на 3 класи:

1. механічні бар’єри – ділянки різкого зменшення інтенсивності механічної міграції;

2. фізико-хімічні бар’єри – ділянки різкого зменшення інтенсивності фізико-хімічної міграції; у свою чергу поділяються на окисні (A), відновні (B,C), лужні (D), кислі (E), інші.

3. біогеохімічні бар’єри – пов’язані із зменшенням інтенсивності біогенної міграції (поклади вугілля, торф, концентрація металів у гумусових горизонтах ґрунтів і т.д.).

Розміри бар’єрів різноманітні і можна говорити про макро-, мезо- і мікробар’єри (аналогічно поняттям макро-, мезо- і мікрорельєфу чи клімату). Тому для характеристики бар’єру важливі не абосолютні розміри, а відносні. Бар’єри – це межа, перехідна область, де одна стійка обстановка на порівняно короткій відстані змінюється іншою. Наприклад, зона стику прісних річкових вод із солоними морськими в гирлах річок являє собою геохімічний бар’єр шириною в сотні і тисячі метрів, але в порівнянні з просторами океанів і довжиною річок (тисячі кілометрів) ця величина невелика. В ґрунтах потужність окремих горизонтів виміряється десятками сантиметрів, а межа між ними (геохімічний бар’єр) – міліметрами й сантиметрами.

Найважливішими поняттями прикладної геохімії є наступні: “геохімічне поле”, “геохімічна аномалія” і “геохімічний фон”. Визначення їм дав А.П. Соловов. Геохімічне поле – простір, що характеризується кількісними вмістами хімічних елементів. Середній (модальний) вміст хімічного елемента в межах геохімічнооднорідної системи (ділянки) являє собою геохімічний фон даної системи (ділянки). Область фонового вмісту часто називають ще нормальним геохімічним полем. Геохімічна аномалія являє собою область вмісту хімічного елемента чи числових значень інших геохімічних показників (pH, Eh і т.д.) на заданому рівні, що відрізняється від геохімічного фону. Аномалії можуть бути глобальними, регіональними, локальними, точковими і т.д. До аномалій належать і родовища корисних копалин. Також аномалії можуть бути позитивними (вище фону) і від’ємними (нижче фону).