Migrația este mișcarea moleculelor și a atomilor din scoarța pământului, condusă de mai mulți factori de origini diferite și care se desfășoară în mai multe moduri.
Abilitatea elementului de a migra este determinată de forma localizării sale în crusta pământului: roci și minerale, materie vie, magmă, formă dispersată. O varietate de migrație elemente caracterizează numărul de mineralele, tipurile genetice de depozite de minereu și așa mai departe. Crusta D. Land Pământului, în care, pe o distanță scurtă, o scădere bruscă a intensității migrației elementelor chimice și, în consecință, concentrația acestora.
Migrarea geochimică în diferite medii diferă în funcție de gradul de fracturare:
Într-un mediu poros continuu, migrarea trece cu aceeași viteză între particulele de rocă;
Într-un mediu poros discret, adică din particule individuale (sol, lut). Dimensiunile porilor din interiorul particulei diferă de porii dintre ele, prin urmare, ratele de migrație în diferite părți ale stâncii sunt diferite;
Într-un mediu discret, interacțiunea cu soluția apare numai pe suprafața particulelor mediului.
Factorii de migrație sunt împărțiți la nivel intern și extern. Factorii interni sunt factori legați numai de proprietățile atomilor și compușilor lor, incluzând:
Proprietățile comunicării, inclusiv concentrațiile fizice ale substanțelor;
Proprietăți chimice, gradul de reactivitate al atomilor și al compușilor;
Energie și cristalizare - proprietăți chimice ale substanțelor;
Factorul gravitațional asociat cu masa atomică;
Proprietățile radioactive ale atomilor.
Factorii externi sunt determinați de starea mediului, nu depind de proprietățile individuale ale migrării substanțelor și includ următorii factori:
Migrația cosmică, inclusiv câmpurile gravitaționale, radiante, termice, de presiune și electrice;
Factorii de migrație în topituri, inclusiv condițiile de echilibru gravitațional și difuzie;
Factorii de migrație în soluții apoase, inclusiv condițiile de migrație atât la temperaturi ridicate, cât și la temperaturi scăzute;
Factorii de migrație în amestecurile de gaze și soluțiile supercritice;
Factori de migrație mecanică;
Factorii de migrație într-un mediu coloidal și monocristalin;
Factorii de migrație în materii solide;
Factori de migrație biochimică și industrială;
Alți factori fizici și chimici.
Această clasificare acoperă principalele tipuri de migrare a elementelor de pe Pământ și reprezintă baza teoretică pentru cercetarea geochimică.
2. Migrația mecanică
Migrarea mecanică (mecanogeneza) este cauzată de funcționarea râurilor, a curenților, a vântului, a ghețarilor, a vulcanilor, a forțelor tectonice și a altor factori. Influența caracteristică a mecanogenezei este fragmentarea rocilor și a mineralelor, conducând la o creștere a dispersiei lor, a solubilității, a dezvoltării sorbției și a altor fenomene de suprafață. Când se dispersează, suprafața totală a particulelor și energia lor de suprafață, solubilitatea mineralelor, descompunerea multor minerale crește brusc. În timpul migrației mecanice, mineralele grele se comportă ca particule mai mari. Mișcarea mecanică a mineralelor depinde de duritatea lor și dă naștere la intemperii, iar intervalul este și de la conformitatea cu intemperiile chimice.
Denudarea mecanică - mișcarea particulelor suspendate de materie de curenții de apă pe suprafața terenului. Intensitatea procesului depinde de clima, structura geologică și relieful: este minimă în zonele joase de păduri umede, dominate de denudare chimice, iar în zonele aride crește de sute de ori.
Procesele eoliene sunt clasificate în funcție de gradul de îndepărtare a mișcării particulelor suspendate în atmosferă de pe suprafața Pământului:
- transportul local, migrația zecilor și sute de kilometri;
- troposferic, la altitudini de până la 12 km pentru sute și mii de kilometri;
- transportul stratosferic, la altitudini de până la 60 km, particulele se pot îndoi în mod repetat în jurul globului.
Nisip, praf, sare de a intra în atmosferă, în principal ca urmare a risipi nisipuri slab fixe, argiloase și loess câmpii, mlaștini sărate, apele din lacuri sărate sau mări etc. Aceste fenomene sunt exprimate mai puternic pe părțile vechiului pământ, unde au avut loc zece, sute, mii de ani, acumularea eoliană.
Cea mai simplă formă de migrare fizică și chimică - difuzie - este procesul de transfer spontan și ireversibil de materie de la o parte a sistemului la alta, care provine din mișcarea termică a particulelor. Difuzia apare atât în substanța individuală, cât și în amestec; și pentru orice stare agregată. Difuzia în roci este de obicei însoțită de interacțiunea materiei cu mediul. Din cauza mișcării haotice a particulelor, difuzia le transferă de la o locație la alta. Într-un sistem format din 2 sau mai multe substanțe, se formează fluxuri de difuzie, care tind să egalizeze concentrațiile și să ajungă la echilibru termodinamic.
Difuzia în roci are loc într-un mediu mai complex. Toți conțin pori de diferite mărimi și forme. Rock-urile sunt sisteme eterogene care conțin soluții și / sau gaze care interacționează cu acestea. În natură, substanțele sunt de obicei difuzate printr-o serie de straturi inegale cu diferiți coeficienți de difuzie. În același timp, porozitatea mediului, structura, umiditatea rocilor și stratificarea lor pot afecta trecerea lui.
Procesul de difuzie adiacentă - convecția - migrarea fluxurilor de masă de gaz sau lichid, mișcarea particulelor apare împreună cu solventul. Convecția este caracteristică atât pentru mantaua superioară, cât și pentru crusta pământului. Convecția într-un mediu poros este numit prin filtrare care are loc prin difuzie mult mai rapid și caracteristic pentru crusta superioară - zona de schimb de apă activă, deși poate dezvolta adânc în pământ. Filtrarea este mai energică în centurile pliate și mai slabă pe platforme și scuturi.
O altă formă de migrare este sorpția. În acest proces, gazele sau lichidele sunt absorbite de substanțele solide sau lichide din spațiul înconjurător prin suprafață (adsorbție) sau prin întregul volum (absorbție) a corpului. Substanțele absorbante se numesc adsorbanți (absorbanți), dar sunt absorbiți de adsorbați (absorbanți).
Adsorbția are loc la interfața dintre faze datorită acțiunii forțelor de atracție asupra particulelor mai mari decât forțele de atragere a particulelor uniform pe toate laturile de la o parte la alta. Adsorbția este mai intensă, cu atât mai mare este zona de separare a fazelor sau suprafața corpului.
Adsorbția, la rândul său, este subîmpărțită în adsorbție fizică atunci când suprafața adsorbată a adsorbatului este ocupată și adsorbția chimică, atunci când adsorbantul și adsorbatul intră într-o reacție chimică.
Dezvoltarea adsorbției fizice previne în mod constant procesul de adsorbție desorbție inversă, datorită dorinței de echilibru termic, și astfel numărul de adsorbția și desorbția același număr de particule generate pe unitatea de timp.
La plasarea adsorbantul într-o soluție de electrolit are loc un schimb ionic spontan între adsorbantul și soluția, care poate fi atât pe suprafața ionilor și cu ioni în cea mai mare parte a adsorbantului prin disocierea moleculelor.
Schimbul de ioni este de obicei însoțit de un produs secundar de penetrare a solventului și a substanței dizolvate în porii stâncii.
Absorbția chimică are loc cu formarea de legături determinate de structura adsorbantului. Există o adsorbție chimică a gazelor pe metale, cărbune, oxizi de metale, în cataliză eterogenă.
Absorbția fizică cu creșterea temperaturii poate fi transformată în substanță chimică. În timpul adsorbției chimice, se eliberează o cantitate semnificativă de energie termică.
Procesul heterogen are loc atunci când substanțele de reacție sunt în diferite faze, prin urmare, reacția este posibilă numai la interfața dintre acestea. Datorită acestui fapt, există factori complicați asociați cu transportul de substanțe în zona de reacție. În natură, reacțiile eterogene apar în principal între substanța migrată și roca gazdă.
Orice reacții eterogene includ următoarele etape ale cursului:
Furnizarea de material pe suprafața rocii;
Act de interacțiune chimică;
Eliminarea substanțelor formate ca rezultat al reacției în volumul soluției
Rata procesului eterogen în diferite etape poate diferi semnificativ.
Izomorfism - capacitatea elementelor chimice, atomii, ionii, rețeaua cristalină a blocurilor pentru a înlocui reciproc în mineralele, rolul crucial jucat de mărimea ionilor și atomilor. Înlocuirile izomorfe sunt posibile atunci când raza ionilor și a atomilor diferă cu nu mai mult de 15% din dimensiunea unei raze mai mici. La temperaturi apropiate de punctul de topire al mineralelor, această valoare ajunge la 30%, adică compactitatea izomorfă crește. În aluminosilicați, este posibilă o creștere de până la 60% sau mai mult. Pentru izomorfism, în afară de apropierea radiațiilor ionice și atomice, indiferența chimică și similitudinea naturii legăturii interatomice sunt necesare. Un ion mai mic este mai usor de inlocuit cu unul mai mare, ionii cu o sarcina mai mare prefera sa inlocuiasca ionii cu o sarcina mai mica. Acest proces este însoțit de eliberarea mai multor energii și ridică energia rețelei.
Gaza constituie sutimi de% din masa crustei și zecimi de% Pământului - hidrosferă, dar Gas rolul geochimică nu este proporțională cu masa lor: este gazele critice de mobilitate ridicată, care migrează mai intens decât substanțe în stare solidă și lichidă. Gazele de origine aeriană, biochimică, chimică și radioactivă sunt emise în scoarța pământului.
Migrarea gazelor se efectuează prin filtrare și difuzie. Principala importanță este filtrarea, viteza căreia este determinată de permeabilitatea rocilor (fracturare, tulburări tectonice) și variază de sute de mii de ori.
La evaluarea migrării gazelor, este necesar să se ia în considerare un astfel de indicator important al proprietăților gazelor ca solubilitatea lor. Cele mai multe gaze în condiții standard sunt slab solubile în apă. Cu temperatură în creștere, solubilitatea majorității gazelor scade, cu creșterea presiunii - creșterea. Hidrocarburile sunt mai solubili în ulei decât în apă, migrația de gaz este de ulei esențial importanță geochimică: în hidrocarburi locuri de presurizare dizolvate în domeniul petrolului și în reducerea - este eliberată din acesta. Cu toate acestea, datorită scării mari a migrației apei cu apele subterane, mult mai multe hidrocarburi migrează decât cu petrolul.
Apa este cel mai universal și cel mai important mediu al migrației în scoarța pământului. Soluțiile apoase pătrund în partea superioară a litosferei, apa este "sângele" crustei pământului.
Apele naturale interacționează adesea cu diferite roci, de exemplu râuri mari cu o structură geologică complexă a bazinului, multe ape subterane. Pentru apele cu circulație activă, intensitatea migrației este caracteristică, iar pentru apele stagnante - intensitatea acumulării, deoarece este o concentrație clarke a elementelor din reziduul de apă minerală.
Procesele electrochimice apar cu orice migrare de apă prin roci, sedimente și soluri. Sistemele în care se desfășoară procesele electrochimice se numesc procese geoelectrochimice și poli poli, în care elementele sunt concentrate prin bariere electrochimice. scoarța terestră, există câmp electric locale - galvanice, filtrare, difuzie, adsorbție, etc caracterizate de locuri concentrație extrem de scăzută a elementelor în soluții, împiedicând depunerea acestora pe bariere geochimice :. migrația Barrierless, migrația distale. Dar cu fenomene electrochimice în soluții, concentrații semnificative de elemente sunt posibile.
Procesele electrochimice sunt unul dintre cei mai importanti factori de intemperii mineralelor din dielectrice, iar cationii se desfasoara intr-o anumita secventa.
Formarea materiei vii și descompunerea substanțelor organice formează un singur ciclu biologic de atomi, care în biosferă are loc peste tot, deși în diferite forme și cu intensități diferite. În peisajul și în orizonturile superioare ale mării se formează o substanță vie în procesul de fotosinteză, iar mineralizarea ei are loc aici. O parte din materia organică nu este complet mineralizată și este depozitată în șuviu. Legea circulației biologice este una dintre legile fundamentale ale geochimiei, conform căreia în biosferă în timpul ciclului biologic, atomii sunt absorbiți de materia vie și sunt încărcați cu energie care este eliberată în mediul înconjurător, lăsând materia vie. Principalii purtători de energie sunt apele naturale.
Resturile nemin mineralizate de materie organică sunt transformate în roci sedimentare, inclusiv depozitele de turbă, cărbune și alte minerale combustibile. Masa lor totală este de multe ori mai mare decât masa materiei vii, iar cantitatea principală de carbon organic este conținută sub formă de amestecuri mici de humus și substanțe carbonice, picături de bitum etc. Principalele transformări ale rămășițelor organice se supun în soluri și nămoluri în perioada de activitate viguroasă a microorganismelor. În viitor, acestea se schimbă mai lent sub influența apei subterane și a căii termocatalitice în timpul deformării straturilor sedimentare și a creșterii temperaturii sau ca urmare a radiolizării.
Originalitatea geochimică a sistemelor biocompatice este determinată de combinația de migrații biogene, fizico-chimice și mecanice. În sistemele de biocoză ale litosferei, rocile interacționează cu apele naturale în condiții termodinamice apropiate. Aceasta determină anumite trăsături comune ale migrației fizice și chimice, care constă în două procese opuse: intemperii și cimentare. Migrarea elementelor în timpul inundării, la rândul lor, constă în procese opuse: scurgerea de pe roci și minerale a apei și îmbinarea elementelor de aer. Pentru cimentare, acumularea migranților de apă pe barierele geochimice este cea mai tipică, o reducere a porozității și o creștere a masei voluminoase a rocilor. Încălzirea și carburizarea sunt aspecte diferite ale unui singur proces de migrare: primul generează cel de-al doilea.
În funcție de tipul de migrație de vârf, se disting trei tipuri de peisaje:
Peisaj abiogen, cu migrație fizică și chimică și mecanică;
Nutrient peisajului - biokosnaya sistem complicat, în care solul, scoarța intemperii depozite continentale, subterane și de suprafață, organisme, stratul de suprafață al atmosferei sunt strâns legate de migrare de atomi pentru a forma o unitate; rolul de lider aparține migrației biogene;
Peisajul tehnologic, toate tipurile de migrație cu valoarea de vârf a migrației tehnologice.
În noosferă, există o mișcare grandioasă de atomi, împrăștierea și concentrarea lor. Se caracterizează prin migrație biogenică mecanică, fizico-chimică, dar nu își determină originalitatea: rolul principal este jucat de migrația tehnogenă. Noosfera se caracterizează printr-o uriașă accelerare a migrației. Există două grupuri de procese de tehnogeneză. Primul grup de procese este moștenit din biosferă, include ciclul biologic, ciclul apei, împrăștierea elementelor în timpul dezvoltării depozitelor, pulverizarea materiei și multe altele. Migrarea tehnologică a celui de-al doilea grup este în contradicție puternică cu condițiile naturale.
Perelman A.I. Geochimie. - Școala superioară M., 1989.
Migrația geochimică. - M. Enlightenment, 1987.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: