ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И МЕХАНИЧЕСКАЯ МИГРАЦИЯ
Общие особенности физико-химической миграции
Общие особенности физико-химической миграции
Общие особенности физико-химической миграции
Общие особенности физико-химической миграции
Воздушная миграция
Воздушная миграция
Воздушная миграция
Воздушная миграция
Водная миграция
Водная миграция
Водная миграция
Водная миграция
Водная миграция
Водная миграция
Водная миграция
Механическая миграция
Механическая миграция
Механическая миграция
Механическая миграция
Механическая миграция
144.36K
Category: chemistrychemistry

Физико-химическая и механическая миграция

1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И МЕХАНИЧЕСКАЯ МИГРАЦИЯ

2. Общие особенности физико-химической миграции

Миграция с точки зрения геохимии ландшафта – это
перемещение и перераспределение элементов как
результат эндогенных и экзогенных процессов в
составных частях ландшафта.
Термин «миграция» был введен А.Е. Ферсманом в
1923 г.
Физико-химическая миграция химических
элементов – это перемещение,
перераспределение химических элементов в
земной коре и на ее поверхности.
Она осуществляется или в атмосфере (надземной и
подземной), или в природных водах, поэтому ее
можно разделить на воздушную и водную.

3. Общие особенности физико-химической миграции

В ландшафтах, как и в земной коре,
элементы мигрируют и в ионной, и в неионной
форме.
Многие элементы мигрируют в составе
недиссоциированных молекул, коллоидных
мицелл.
Неионная форма преобладает в
органических соединениях, из которых многие
растворимы в воде (фульвокислоты и др.).
В комплексе с органическими веществами
мигрируют и многие металлы.

4. Общие особенности физико-химической миграции

Физико- химическая миграция осуществляется путем
диффузии, конвекции или их сочетаний
(конвективной диффузии).
Диффузия - это самопроизвольный и необратимый
перенос вещества, приводящий к установлению
равновесных концентраций в результате
беспорядочного ("теплового") движения атомов,
ионов, молекул и коллоидных частиц.
Диффузия имеет место в застойных или очень
малоподвижных водах. В ландшафте это главным
образом болотные и иловые воды, частично
растворы элювиальных почв, коры выветривания,
водоносных горизонтов.

5. Общие особенности физико-химической миграции

Конвекция - это миграция массовых потоков газа
или жидкости. При этом в отличие от диффузии
мигрируют не только растворенные частицы
(атомы, ионы, молекулы и т .д.), но и сам
растворитель.
В пористой среде конвекция называется
фильтрацией, которая значительно быстрее
диффузии и особенно характерна для ландшафтов;

6. Воздушная миграция

Роль газов в ландшафте зависит от их кларков
и химической активности. Активные
элементы с высокими кларками образуют
ведущие газы - О2, СО2, водяной пар Н2О, Н2S.
Растворяясь в водах, они определяют условия
миграции многих элементов.
Газы образуются в результате физикохимических, биогенных и техногенных
процессов.

7. Воздушная миграция

Атмосфера ландшафта в основном состоит
из азота (78,09 %) и кислорода (20,95 %),
значительно меньше в ней аргона (0,93 %) и
углекислого газа (в среднем 0,03 %).
Содержание остальных газов крайне невелико.
Если содержание кислорода и азота в
общем одинаково во всех ландшафтах, то
содержание CO2, водяных паров, пыли,
летучих органических веществ (фитонцидов),
некоторых микрокомпонентов (озона, йода,
радона и др.) подвержено значительным
колебаниям.

8. Воздушная миграция

Классификацию природных газов впервые предложил В.И.
Вернадский. А.И. Перельман (1979) положил в основу
классификации газов их геохимическую активность, роль в
ландшафте и распространенность.
Все газы делятся на две большие группы активные и пассивные
К активным относятся следующие:
1). Неорганические газы:
а) окислители (некоторые влияют на изменение рН): О2, О3,
NО2, H2O2, NO;
б) восстановители (некоторые влияют на изменение рН): H2S, H2,
H2Se, NH3, N2, N2O, CO, Hg;
в) полярные газы, влияющие преимущественно на рН (некоторые
влияют на изменение Еh): CO2, H2O, HCl, HF, SO2, SO3.
2). Органические газы:
углеводы и их производные: CH4, C2H6, C4H10, C2H4 и другие
органические соединения (в том числе элементоорганические).
К пассивным (инертным) газам относятся: Ar, He, Ne, Kr, Xe, Rn.

9. Воздушная миграция

Подземная атмосфера ландшафта - почвенный
и грунтовых воздух по составу значительно
отличается от надземной: в ней больше СО2, часто
выше влажность, иное содержание
микрокомпонентов.
СО2 образуется за счет дыхания корней,
животных, микроорганизмов, его содержание
колеблется от 0,15 до 0,65%, может достигать 2% и
более.
Между подземной и надземной атмосферами
существует постоянный газообмен, подчиняющийся
законам диффузии. За счет такого "дыхания почвы"
в атмосферу поступает СО2, обогащающий
приземные слои воздуха.

10. Водная миграция

Большинство химических элементов
мигрирует в ионных, молекулярных или
коллоидных растворах.
Важнейшими компонентами вод являются
растворенные газы, особенно О2, СО2, Н2S.
Состав природной воды зависит от ее
происхождения, а также растворимости и
состава дренируемых пород.

11. Водная миграция

Концентрация ионов в воде и соотношение катионов и
анионов положены в основу классификации вод по
химическому составу.
По О.А. Алекину (1946), исходя из содержания
преобладающих анионов природные воды делятся на
три класса:
гидрокарбонатные (НСО3-),
сульфатные (SО42-),
хлоридные (Cl-).
По преобладающему катиону каждый из указанных
выше классов делится на три группы:
кальциевые,
магниевые,
натриевые воды.

12. Водная миграция

В геохимии ландшафтов все элементы
классифицируются по их отношению к окислительновосстановительным и
щелочно-кислотным условия среды.
Выделяются три типа окислительно-осстановительных
условий:
окислительные,
восстановительные глеевые
и восстановительные сероводородные.

13. Водная миграция

• По щелочно-кислотным условиям все воды
делятся на четыре основных класса.
• Сильнокислые воды содержат свободную
серную кислоту, образующуюся при
окислении пирита и других дисульфидов. В
природных условиях они встречаются в
зонах окисления сульфидных
месторождений, в угольных шахтах, в
вулканических районах.

14. Водная миграция

• Кислые и слабокислые воды весьма
характерны для тундровых и лесных
ландшафтов. Их кислотность связана с
разложением органического вещества и
поступлением угольной кислоты и других
органических кислот.
• В кислых и слабокислых водах легко
мигрируют металлы в форме бикарбонатов и
комплексных соединений с органическими
кислотами.

15. Водная миграция

• Нейтральные и слабощелочные воды характерны
для лесостепных, степных, полупустынных и
пустынных ландшафтов.
• Степень щелочности зависит от соотношения
бикарбоната кальция к его карбонату или же
бикарбоната к СО2.
• Условия миграции менее благоприятны для
большинства металлов, которые здесь осаждаются
в форме нерастворимых гидроокислов карбонатов
и других солей.
• Сильнощелочные воды содержат соду. Встречаются
они в некоторых лесостепных ландшафтах, в
содовых солончаках и др. В содовых водах легко
мигрируют кремний, алюминий, молибден и
комплексные карбонатные соединения Cu, Zn, Be, V

16. Водная миграция

В 1917 г. американский ученый Смит разработал метод
количественной оценки интенсивности водной
миграции элементов, состоящий в сопоставлении среднего
состава речных вод с составом горных пород.
А.И.Перельман для оценки интенсивности водной миграции (в
окислительной и восстановительной сероводородной
обстановке) предложил использовать следующие четыре
градации коэффициента водной миграции:
1) очень сильная миграция Кх nх10 - nх100 (хлор, бор, бром, йод);
2) сильная миграция Кх 1-n - nх10(n <2) (кальций, натрий, магний,
магний, железо, цинк, стронций и др.);
3) средняя миграция Кх 0,1-n - nх10(n<5) (калий, фосфор, свинец,
литий, кремний и др.);
4) слабая и очень слабая миграция 0,0n и меньше – алюминий,
титан, платина, олово, цирконий и др.

17. Механическая миграция

Механическая миграция (или механогенез)
обусловлена работой рек, ветра, ледников,
вулканов, тектонических сил и других
факторов.
Характерная черта механогенеза –
раздробление горных пород и минералов,
ведущее к увеличению степени их
дисперсности, растворимости, развитию
сорбции и других поверхностных явлений.

18. Механическая миграция

• В результате механической миграции в
ландшафте образуются делювий, пролювий,
аллювий, морена и прочие кластические
отложения.
• Процессы, основными агентами которых
служат сила тяжести, текучая вода, ветер, лед,
подчиняются законам механики и не зависят
непосредственно от химических свойств
элементов.
• Основное значение приобретает величина
плотность и форма частиц.

19. Механическая миграция

• Механическая миграция приводит к глубоким
изменениям в ландшафте, так как частицы разной
крупности и плотности имеют различный
химический состав.
• Глинистые фракции почв и пород по сравнению с
песчаными обычно содержат больше Fe, Al, Mn, Mg,
K, V, Cr, Ni, Co, Cu и меньше SiO2.
• Это объясняется тем, что в процессе выветривания
соединения Fe и Al образуют коллоиды, в том числе
глинистые минералы, в состав которых входят Mg и
K, V, Cr, Ni, Co, Cu легко адсорбируются коллоидами.
Минералы Ti, Zr, Sn, W, Pt имеют большую
плотность и трудно поддаются выветриванию. Они
преимущественно входят в состав песчаной
фракции.

20. Механическая миграция

• В механической миграции особую роль играют
эоловые процессы. По А.П. Лисицину, перенос
вещества в атмосфере может быть трех видов:
стратосферный (на высотах 15-60 км частицы могут
многократно огибать земной шар),
тропосферный (на высотах до 8-12 км частицы
могут мигрировать на сотни и тысячи км),
локальный (миграция на десятки и сотни км).
Песок, пыль, соли поступают в атмосферу
преимущественно за счет развевания слабо
закрепленных песков, глинистых и лессовых пород,
солончаков. Часть солей поступает в ландшафты с
акваторий соляных озер и морей.

21. Механическая миграция

Интенсивность механической миграции
(денудации) связана с зональностью, она
зависит также от геологического строения и
рельефа.
Основная масса материала (около 76 %)
поступает в океан из гумидных
экваториальных ландшафтов. Умеренные
гумидные зоны дают около 12 %, а ледовые
и аридные ландшафты – по 6 %.
English     Русский Rules