Основные концепции геохимии

Концепции геохимии фактически представляют собой систему взглядов на важнейшие процессы геохимии.

1.К. распространенности элементов. В самом общем виде эта концепция рассматривает закономерности содержания элементов, показатели характеризующие поведение элементов.

2.К. миграции элементов. В отличие от первой концепции она рассматривает параметры, характеризующие особенности миграции элементов.

3.К. геохимических потоков. Разработана менее подробно по сравнению с другими. Одним из классических примеров поток относится образование бокситов, которое рисуется геохимиками, как пример осаждения алюминия на фоне дальнейшей миграции кремния. В почвоведении хорошим примером является рассмотрения Русской Рав­нины как древнеаллювиальной равнины, в пределах которой дифференциация осадков, перенос и последующее осаждение растворимых продуктов соглас­но гипотезе В.А.Ковды, осуществлялось в послеледниковый период в еди­ном потоке. Конечно, необходимо отдавать себе отчет, что эта гипотеза предполагает водно-ледниковое происхождение тех же самых лессов, а не эоловое, как это предполагал Н.М. Сибирцев.

4.К. геохимических градиентов. Настоящая концепция рассмат­ривает вопросы количественного изменения тех или иных параметров, нап­ример, Еh или рН, приводящих к изменению подвижности миграции элемен­тов, их осаждению, или, наоборот, ускорению дальнейшей миграции. Особое внимание имеет постепенное или резкое изменение параметров. Изменение градиентов прослеживают на локальном, региональном и глобальном уровнях.

5.К. геохимических барьеров. Очень близка к предыдущей концепции. Но в большей степени посвящена вопросам классификации и типо­логии геохимических барьеров, площадного, или локального характера, при­водящих к изменению миграции элементов.

6.К. исторической геохмии. Одна из наиболее сложных концеп­ций интегрального характера, позволяющая оценивать современное состоя­ние ландшафтов на различных уровнях организации и возможное их дальней­шее развитие на основе анализа прошлых изменений на исследуемых терри­ториях.

7.К. геохимических ландшафтов. Включает в себя вопросы номенклатуры, таксономии и классификации ландшафтов на различных уров­нях организации биосферы.

Геохимический барьер – это те участки земной коры, в которых на коротких расстояниях происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов и, как результат, их накопление. Макро (дельты рек – зоны смешения пресных речных и соленых морских вод), мезо (краевые зоны болот, водоносные горизонты артезианских бассейнов) и микро (по сути, накопление в почвенных горизонтах таких новообразований, как белоглазка, ортштейны, различные коры) барьеры.

Миграция. Ранее мы уже частично касались уже этих вопросов, в раз­делах посвященных выветриванию, при оценке особенностей круговорота, вопросов литогенеза. Сущность рассмотрения миграции заключается в оп­ределении степени миграции, ее скоростей, форм в которой происходит миг­рация, а также условий, способствующих этому процессу, сокращающих или увеличивающих период нахождения элементов в водной или воздушной среде.

Сам термин геохимическая миграция предложен в 1923 году Ферсманым. Под миграцией понимают перемещение элементов в земной коре в твер­дой, жидкой и газообразной фазах, ведущее к рассеиванию, или концентра­ции, сочетанию или разделению с другмии элементами. Миграция является основой геохимических процессов. Особое внимание привлекает, что Ферсмн подчеркивает не только концентрацию, что всегда проявляется ярко, но и явления рассеивания. Последнее изучено несколько меньше, в то время как В.И. Вернадский обращал на это самое серьезное внимание.

Существует зависимость форм переноса элементов от общей массы взвешенного материала:

1.Группа хлоридов и сульфатов дающая истинные растворы.

2.Группа речного стока. Сюда относятся карбонтаты, частично кремне­зем,

3.Соединения железа, марганца, фосфора, а также микроэлементы се­мейства железа.Миграция осуществляется в виде истинных растворов и коллоидных золей, в виде гуматов.

4.Группа объединяющая соединения с нулевой растворимостью. В их числе кварц, силикаты, алюмосиликаты, глинистые минералы, которые мигриру­ют в виде тонких взвесей.

Несомненно, что свойства элементов являются важнейшими, осо­бенно при оценке потенциальной миграционной способности элементов.

Чем больше валентность, тем ниже миграционная способность, возрастающая при увеличении радиуса иона. В настоящем контексте еще раз подчеркнем значение ионного потенциала, как характеристики миграционной способнос­ти элементов.

В целях оценки миграции рассчитывается коэффициент миграции учиты­вающий содержание элемента в воде, по отношению к его содержанию в породе, или почве, с учетом общей минерализации исследуемых вод.

При расчете интенсивности миграции оценивается изменение содержа­ния элемента в единицу времени. Такие расчеты позволяют проводить срав­нение относительной миграции ионов, различающихся по своим свойствам. На коэффициенты миграции влияние оказывает степень выщелоченности пород, скорости миграции вод. При оценке миграции следует учитывать осо­бенности района, включая характер подстилающих пород, степень физико-ге­ографического расчленения территории, однотипность ландшафтов дренирую­щихся исследуемыми водами, или, наоборот, их сложному происхождению. Осо­бенно строгого рассмотрения требует оценка миграции для районов резко различающихся в геологическом отношении, но объединенных единым бассей­ном.

В рамках оценки потенциального поведения ионов важна их группи­ровка по отношению к рН и Еh:

1.Не зависящие от Еh и рН. В эту группу входят такие элементы как натрий, калий, кальций, магний, а также хлор, бром и йод.

2.Элемнты зависящие в соей миграции от рН. В их числе ион СО3,НСОз, ион фосфорной кислоты, гидроксильная группа.

3.Элемнты зависящие в своей миграции от Еh.В этой группе находят­ся двух и трехвалентные формы железа, а также различные формы марганца.

4.Элементы зависящие от Еh и рН. В эту группу входит прежде все­го различные формы серы.

Существенным является вопрос о классификации природных вод. Од­но из первых подразделений было предложено В.И. Вернадским. Позднее ши­рокое распространение получила группировка Алекина. Согласно его деле­нию воды разделяются на 4 группы:

1.Пресные - до 1 г.

2.Солоноватые - 1-25 г.

3.Морские - 25-50 г.

4.Соленые - > 50 u&

Установлена роль отдельных катионов и анионов в зависимости от степени минерализации. Как показано на рисунке при низких величина ми­нерализации главенствующее место принадлежит кремнию, при повышении минерализации постепенно возрастает содержание карбонатного иона, за­тем серы и потом хлора.

По мере минерализации природных вод возрастает концентрация кальция,натрия,тогда как содержания магния изменяется не столь значи­мо. В этом отношении кальций не является прямым аналогом магния.