Миграция химических элементов

1. Общая геохимия

Лекция 2
для студентов специальностей
130301,130302

2. Миграция химических элементов

Источники энергии
(по А.А. Саукову)
1. Энергия гравитационных сил
2.
3.
4.
(перемещение вещества на
поверхности планеты)
Космическая энергия (энергия
солнечных лучей, фотосинтез,
тепловой режим атмосферы и
гидросферы)
Энергия радиоактивного
распада (тектонические
движения)
Теплота глубины земного шара
(остаточная теплота звезды,
живого вещества,
радиационные процессы).

3. 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.

4. Внутренние факторы миграции химических элементов и соединений.

1.
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.
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.
2.
А связь элементов зависит от :
Особенностей внутреннего строения и энергии его
кристаллической решетки;
От плохой спайности;
От повышенной твердости.

5.

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.
3.

6.

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).

7.

8. Внешние факторы миграции

Этот фактор обуславливается внешней средой,
окружающей мигрирующие элементы.
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).
1.

9.

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.

10. Геохимические барьеры

1961г. – А.И. Перельман.
«Геохимические барьеры» - это
участки довольно резкого изменения
интенсивности и типа миграции.
1.
2.
Типы геохимических барьеров
Природный
Техногенный

11.

Классы типов геохимических барьеров
1. Физико –химические
2. Биогеохимические (накопление элементов
растениями и животными)
3. Механические (участки резкого уменьшения
механической миграции)
Геохимические барьеры (их отличие друг от друга)
1. Величиной
2. Концентрацией

12.

Примеры
геохимических барьеров
1. Макробарьер
2. Мезобарьер
3. Микробарьер

13. Спасибо за внимание!