Миграция элементов и ее факторы

Миграция элементов и ее факторы

ВВЕДЕНИЕ

Миграция – перемещение молекул и атомов в земной коре, движимое посредством целого ряда факторов различного происхождения и протекающее несколькими способами.

Способность элемента к миграции определяется формой его нахождения  в земной коре: горные породы и минералы, живое вещество, магма, рассеянная форма. Разнообразие миграции элементов характеризует число его минералов, генетических типов рудных месторождений и т. д. Участки земной коры, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов и, как следствие, их концентрация.

Геохимическая миграция в различных средах различается в зависимости от степени трещиноватости:

1.      В непрерывной пористой среде, миграция проходит с одинаковой скоростью между частицами породы;

2.      В дискретной пористой среде, т.е. из отдельных частиц (почва, глина). Размеры пор внутри частицы отличается от пор между ними, следовательно, скорости миграции  в разных частях породы различны;

3.      В дискретной среде, взаимодействие с раствором происходит только на поверхности частиц среды.

1. Факторы миграции

Факторы  миграции  подразделяются на внутренние и внешние. Внутренние факторы – это факторы, связанные только со свойствами атомов и их соединений, в их число входят:

1.      Свойства связи, включающие физические концентрации веществ;

2.      Химические свойства, степень реакционной способности атомов и соединений;

3.      Энергетические и кристализационно-химические свойства веществ;

4.      Гравитационный фактор, связанный с атомной массой;

5.      Радиоактивные свойства атомов.

Внешние факторы определяются состоянием окружающей среды, не зависят от индивидуальных свойств миграции веществ и включают следующие факторы:

1.      Космическая миграция, включающая гравитационную, лучистую, тепловую энергию, давление и электрические поля;

2.      Факторы миграции в расплавах, включающие условия гравитационного равновесия и диффузии;

3.      Факторы миграции в водных растворах, включающие условия миграции как при высоких температурах, та и при низких;

4.      Факторы миграции в газовых смесях и надкритических растворах;

5.      Факторы механической миграции;

6.      Факторы миграции в коллоидальной и монокристаллической среде;

7.      Факторы миграции в твердых телах;

8.      Факторы биохимической и промышленной миграции;

9.      Другие физико-химические факторы.

Данная классификация охватывает основные виды миграции элементов на Земле и является теоретической базой для геохимических исследований.

2. Механическая миграция

Механическая миграция (механогенез) обусловлена работой рек, течений, ветра, ледников, вулканов, тектонических сил и других факторов. Характерное влияние механогенеза – раздробление горных пород и минералов, ведущее к увеличению их дисперсности, растворимости, развитию сорбции и других поверхностных явлений. При диспергировании резко увеличивается суммарная поверхность частиц и их поверхностная энергия, растворимость минералов, происходит разложение многих минералов. При механической миграции тяжелые минералы ведут себя как частицы более крупного размера. Механическое перемещение минералов зависит от их твердости и податливости к выветриванию, а дальность – еще и от податливости к химическому выветриванию.

Механическая денудация – перемещение взвешенных частиц вещества водными потоками на поверхности суши. Интенсивность процесса зависит от климата, геологического строения и рельефа: она минимальна на гумидных лесных равнинах, где преобладает химическая денудации, а в аридных областях возрастает в сотни раз.

Эоловые процессы классифицируются по степени удаленности перемещения взвешенных в атмосфере частиц от поверхности Земли:

-  локальный перенос, миграция ни десятки и сотни км;

-  тропосферный перенос, на высотах до 12 км на сотни и тысячи км;

-  стратосферный перенос, на высотах до 60 км частицы могут многократно огибать земной шар.

Песок, пыль, соли поступают в атмосферу преимущественно за счет развеяния слабо закрепленных песков, глинистых и лёссовых равнин, солончаков, с акваторий соленых озер или морей и т.д. Данные явления выражены резче на участках древней суши, где в течение десятков, сотен тысяч, миллионов лет происходила эоловая аккумуляция.

3.   Физико-химическая миграция

Простейшая форма физико-химической миграции – диффузия – это процесс самопроизвольного и необратимого переноса вещества из одной части системы в другую, что возникает вследствие теплового движения частиц. Диффузия протекает как в индивидуальном веществе, так и в смеси; и при любом агрегатном состоянии. Диффузия в горных породах обычно сопровождается взаимодействием вещества со средой. Из-за хаотического движения частиц диффузия переносит их из одного местоположения в другое. В системе, состоящей из 2-х и более веществ, образуются диффузионные потоки, стремящиеся выровнять концентрации и прийти к термодинамическому равновесию.

Диффузия в горных породах протекает в более сложной обстановке. Все они содержат поры различных размеров и формы. Породы являются гетерогенными системами, вмещающими растворы и/или газы, которые с ней взаимодействуют. В природе вещества об