загрузка...
загрузка...
На головну

Геохімія окремих елементів

Дивіться також:
  1. I. Аномалія окремих зубів
  2. Адміністративна правосуб'єктність громадян: поняття та характеристика елементів
  3. Аналіз безвідмовності РЕУ при наявності резервування заміщенням з ненавантаженим режимом роботи резервних елементів
  4. Аналіз безвідмовності РЕУ при наявності резервування заміщенням з полегшеним режимом роботи резервних елементів
  5. Аналіз динаміки собівартості продукції, впливу окремих
  6. Аналіз доходів комерційного банку. Оцінка прибутковості активних операцій в цілому і окремих видів дохідних активів
  7. Аналіз використання окремих видів матеріалів
  8. Аналіз матеріаломісткості окремих виробів
  9. Аналіз фінансових результатів підприємства, вплив окремих груп чинників на розмір балансового прибутку
  10. Аналіз чутливості прибутку підприємства на зміну основних елементів операційного важеля ціни, постійних і змінних витрат, обсягу виробництва
  11. Антимонопольна політика окремих розвинених країн
  12. Асоціації елементів в земній корі

Доцільно крім загального розгляду геохімії «Е», їх груп, асоціацій звернутися до питань геохімії окремих елементів. Наприклад, кисню, заліза і ртуті, як представників трьох різних типів «Е»: літофільнимі, сідерофільних і халькофільнимі.

10.1. геохімія кисню.

О2 - Найпоширеніший «Е» земної кори: 49,13% за вагою. У літосфері - 47%, в гідросфері - 85,89%, в атмосфері - 23,01%. У нього малий порядковий номер в таблиці Д. І. Менделєєва (№8) і отже висока поширеність.

Відповідно до високим вмістом в Земній корі і міцністю з'єднань кисень зустрічається в виключно великій кількості його мінералів (понад 1200). Ізотопний склад Про: три ізотопу з атомним вагою - 16; 17; 18. Вагове їх кількість відповідно - 99,76%; 0,04%; 0,20%. Цей склад фіксується як в земних, так і метеоритних з'єднаннях.

На планеті Земля з глибиною зміст Про2 падає (характерний для атмосфери і біосфери), потім оксиди високовалентних «Е» змінюються низьковалентних «Е» (наприклад, Fe2O3 на Fe3O4 і FeO).

Киснем багаті з'єднання в кислих і середніх породах, менше його в основних і ультраосновних породах. Ще нижче його зміст в окисно-сульфідної оболонці - Про2 зменшується значніше, а в ядрі планети сходить нанівець.

Іони Про2 мають великі розміри: 1,32 A (Si-0,42; Al-0,51; Na-0,97; Са-0,99 і т. д.);

Земна кора за обсягом складається з Про2 на 91,8%, а його іони утворюють щільну кульову упаковку силікатів і інших окислів. Для гідросфери обсяг Про2 ще більше при мізерно малому обсязі іонів Н2.

10.1.1. Головні частини літосфери - силікати та інші оксиди. Вони характеризуються в основному співвідношеннями розмірів іонів Про2 і головних «Е» цих окислів (Si, Al, Fe, Na, Ca, Mg і ін.). Ці співвідношення зображуються геометрично: для провідної пари «Е» - Про2 і Si доведено, що в силікату іони групуються тетраєдри, т. е. іон Si оточений 4-ма іонами Про2, При цьому тетраедри стосуються тільки вершинами, т. Е. Можуть мати лише один загальний іон кисню.

За розмірами іонів до Про2 близький F (1,33) і отже ізоморфні заміщення їх один одним не рідкісна річ (наприклад, апатит в якому частина фтору заміщена Про2).

10.1.2. Про2 хімічно дуже активний, даючи міцні з'єднання з будь-якими «Е» і в першу чергу з найпоширенішими - Si, Al, Ca, Mg, Na; цим пояснюється й те, що 99,99% його атомів знаходиться в зв'язаному стані і лише 0,01% у вільному стані - в атмосфері.

10.1.3. Дуже важливо, що основна маса пов'язаного Про2 в цілі геологічні епохи знаходиться в такому стані і як би вимикається з хімічних реакцій. Про2 бере участь в різних геохімічних процесах разом з іншими «Е» не проявляючи індивідуальності.

Зовсім інакше йде справа з вільним Про2. Його основна маса - 1,5х1015 знаходиться в атмосфері, в гідросфері - 1,5х1013 т. Загальна кількість вільного Про2 становить 0,0001 від загальної кількості пов'язаного Про2.

10.1.4. Особливе значення мають реакції окислення металлоидов: а) біохімічні процеси в організмах; б) реакції окислення сірки (гіпергенез сульфідних родовищ); в) реакції окислення металів - Fe, Mg. Гідрати окису цих «Е» майже нерозчинні в природних водах і випадають в осад і отже йдуть процеси концентрації - освіту їх родовищ.

Але буває і так, що вільний Про2 сприяє міграції «Е»: переводить трудноподвіжние сульфіди в легкорухливі сульфати.

10.1.5. Виняткова геохимическая роль вільного Про2 визначається 3-ма особливостями: а) великий хімактівностью; б) високою міграційною здатністю його як газу; в) високим вмістом в біосфері, де він не тільки витрачається, але і відновлюється. Якби він не поновлювався, то давно був би витрачений та реакції окислення вже давно б не йшли, припинилися б біохімічні процеси. І в цьому величезна роль фотосинтезу, що виділяє кисень.

Вільний кисень виділяється і при інших реакціях, але в порівнянні з фотосинтезом їх роль мала.

10.1.6. Про2 існує в 3-х аллотропних модифікаціях. При хімічних реакціях ми маємо справу з атомами кисню - особливо активний О. Якщо ж атоми не вступають в реакції, то з'єднуються попарно, утворюючи молекули - Про2. При розрядах електрики, радіоактивному розпаді, дії ультрафіолетових променів - утворюється третя модифікація - Про3 (ОЗОН), то ж сильний окислювач.

На висоті 30-50 км існує суцільний шар Про3, Який захищає все живе від згубного впливу ультрафіолетових променів.

10.1.7. Величезне значення мають такі сполуки як Н2О і СО2. Вони беруть участь практично в будь-яких реакціях, визначають шляхи міграції «Е», їх концентрації та розсіювання.

10.1.8. Особлива роль Про2 видна при розгляді геохімічних фацій - частини земної поверхні, що володіє однаковими фізико-хімічними та геохімічними умовами. Л. В. Пустовалов виділяє 7 геохімічних фацій: а) сірководневу; б) сідерітових; в) шамозітовую; г) глауконітовими; д) фосфоритовими; е) окислительную;

ж) ультраокіслітельную. Окислювальний потенціал цих фацій різний - зростає від першої до останньої.

10.2. Геохімія заліза.

Fe - представник сідерофільних «Е» - має багато спільного з іншими «Е» цього сімейства (Ti, Va, Cr, Mg, Co, Ni): порядкові номери в таблиці Д. І. Менделєєва від 22 (Ti) до 28 (нікель ) (Fe - 26 номер).

Всі «Е» сімейства легко змінюють валентність, що має велике геохимическое значення. Всі вони мають близькі атомні радіуси, t0C плавлення і кипіння (сила зв'язку між атомами дуже велика). Вони дуже міцні, що і робить їх дуже привабливими в техніці - для одержання сплавів.

Атомний вагу Fе = 55,85. Має 4 ізотопу: Fe54 (5,84%), Fe56(91,68%), Fe57 (2,17%) і Fe58(0,31%). Ізотопний склад Fe земного і метеорітового дуже близький.

Зміст Fe в земній корі ?4,65%. Для порівняння: елементи Mg (№25) і Со (№27) складають 0,1% і 0,0018%. Кількість мінералів: >> 170.

10.2.1. Мінерали Fe: самородні, сульфіди, оксиди, силікати, карбонати, титаніту, фосфати, арсенати, сульфати та ін. Найбільш важливі: магнетит, гематит, лимон, гідрогетит, сидерит, шамозит, тюригіт і ін.

10.2.2. Для всієї Землі зміст Fe?37,04%. Для Fe закономірність зміни з глибиною зворотна кисню: а) в атмосфері Fe майже немає (метеорна і земна пил); б) в гідросфері - 5х10-6%; в) кислі граніти ?2,7%; г) в середніх і основних породах (базальтах) вже 7-8%.

10.2.3. У зоряних атмосферах при t0C 3000-35000З Fe і інші «Е» його сімейства знаходяться в газоподібному стані. При << t0C газ згущується і утворюється рідка фаза в якій відбувається деяка диференціація цих «Е».

10.2.4. При охолодженні силікатного розплаву відбувається кристалізація. При цьому основна маса «Е» групи Fe випадає в перші стадії, т. Е. Тоді коли утворюються мінерали ультраосновних і основних порід.

У первинному магматичному розплаві залізо знаходиться у великій кількості і при охолодженні дає родовища самостійних мінералів (магнетиту, хроміту, тітанітного залізняку і ін.).

У кінцевих розплавах Fe вже мало, але від взаємодії з карбонатними породами може утворювати великі родовища залізних руд контактово-метасоматичні типу (скарни з магнетитом і гематитом).

До кінцевої - пегматітової стадії Fe доходить мало і виділяється у формі магнетиту або гематиту або в з'єднаннях з бором, ніобієм.

10.2.5. Основна маса Fe в гірських породах знаходиться в 2-х валентної формі. Але під дією Про2 переходить в 3-х валентний стан і отже змінює свої властивості: якщо 2-х валентний Fe - серйозна причина, то 3-х валентний - слабке і воно гидролитически легко розщеплюється в кислих розчинах, даючи гідрати окису - утворюються осадові родовища Fe (болотні, озерні, морські).

10.2.6. Fe - важливий біогенний «Е». Воно входить до складу гемоглобіну крові вищих тварин, беручи участь в перенесенні Про2. Дуже важливо: при відсутності Fe не утворюється хлорофіл зелених рослин, хоча воно до складу хлорофілу і не входить. Зміст Fe в організмах коливається від декількох тисячних до десятків часток% від ваги.

10.3. геохімія ртуті.

Порядковий номер Нg = 80, атомна вага 200,6. Відомі 7 стабільних ізотопів. Тільки один ізотоп (196) мало поширений (0,14%), всі інші (198-10,02%, 199-16,89%, 200-23,3%, 201-13,22%, 202-29, 8% і 204-6,85%) як би зближені. Атомний радіус Нg = 1,5A. Ртуть одновалентна і двовалентних.

Володіючи високим потенціалом іонізації ртуть легко відновлюється з різних з'єднань і дає самородний метал.

Потенціал іонізації Нg (10,44)> золота (9,22) і срібла (7,57), т. Е. Нg навіть більш благородна, ніж ці метали, але Нg крім освіти самородної металу легко випаровується і отже розсіюється.

10.3.1. Порядковий номер Нg великий і отже поширеність низька, а отже і мінералів трохи (їх всього близько 20). Але штучних мінералів дуже багато (багато сотень).

Нg накопичується в жильних родовищах одночасно з сіркою. Велика кількість сірки, стійкість сульфідів Нg, їх незначна розчинність в водах призводять до утворення і збереження в гідротермальних жилах кіновар - найпоширенішого з ртутних мінералів.

10.3.2. Складні мінерали Нg дуже рідкісні і всі вони найчастіше переходять в кіновар (екзотермальние реакції - 950 кал / мол).

Кларк Нg = 7,7х10-6%. У земній корі на 1 т речовини доводиться 0,077 г Нg, а в 1 км3?215 т Нg. Запаси Нg в земній корі ?1,6х1012т.

У родовищах зосереджено ?0,02% Нg, близько 99,98% Нg знаходиться в стані крайнього розсіювання.

Нg не має чіткої приуроченості до типів порід (кислим, основним). Її мало і в пегматитах.

10.3.3. Мінерали гідротермальних родовищ як правило містять підвищену кількість Нg. Вона знаходиться в двох формах: а) ізоморфно входить до складу кристалічної решітки сульфідів Сu, Zn, Fe, та ін .; б) механічна домішка кіноварі до інших мінералів.

В глинах Нg в 2 рази вище середнього Кларка, що можна пояснити сорбцией з розчинів.

Нg в дуже малих концентраціях є в атмосфері (випаровування Нg вище швидкості освіти), постачають її сюди вулкани. Вона виділяється при згорянні кам'яного вугілля, дров та ін. Видів палива. Це теж джерела Нg.

На денну поверхню землі випадає в рік близько 100 000 т Нg, майже в 20 разів більше річного видобутку Нg в світі.

Випаровування Нg мало наповнювати ртутними парами атмосферу, що перетворило б її непридатною для життя. Але життя існує! Отже йдуть процеси видалення Нg з атмосфери: а) опади; б) синтез сульфідів; в) сорбція Нg грунтами, гідратами окису металів і ін.

10.3.4. Нg присутній в організмах в мільйонних частках%. Але особливих концентратів її серед них немає, хоча в деяких рибах і водоростях Нg міститься в кілька підвищених частках.

10.3.5. Нg близька за своїми властивостями іншим халькофільнимі елементам (Zn, Cu і ін.), Але відмінності між ними є і вони позначаються на послідовності перетворення в гідротермальних процесах. Родовища Нg характерні для епатермальних умов, коли при невисоких t0C можливе випадання сульфідів Нg.

З рудних мінералів Нg найчастіше зустрічається кіновар, «іноді» антимоніт, інші вкрай рідкісні. «Е» зустрічаються в рудних родовищах діляться на 3 групи: а) гідротермальні з навколишніх порід - Ni, CO, Cr, V; б) запозичення з навколишніх порід - Ni, СO, Cr, V; в) змішані - Si, Ca, Mg, O, Ba, Al, Fe, C, Cl, Br.

Пошуки родовищ Нg ведуться на основі вивчення ореолів розсіювання в породах, розсипах, глинах і т. Д.

Ізоморфізм властивий Нg: а) окремі «Е» входять в решітку мінералів Нg; б) сама Нg входить в грати мінералів інших «Е».

Геохімія гіпергенних прпоцессов «-- попередня | наступна --» історична геохімія
загрузка...
© om.net.ua