Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТА

Глава 1 РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ и минералообразование

 

геохимия

 

Смотрите также:

 

История атомов и география - Перельман

 

Геохимия - химия земли

 

Геология

геология

Основы геологии

 

Геолог Ферсман

 

Гидрогеохимия. Химия воды

 

Минералогия

минералы

 

Почва и почвообразование

 

Почвоведение. Типы почв

почвы

 

Химия почвы

 

Круговорот атомов в природе

 

Книги Докучаева

докучаев

 

Происхождение жизни

 

Вернадский. Биосфера

биосфера

 

Биология

 

Эволюция биосферы

 

растения

 

Геоботаника

 

 Биографии геологов, почвоведов

Биографии почвоведов

 

Эволюция

 

Различная распространенность химических элементов в земной коре определяет различия их поведения в природе и лаборатории. Так, хорошо известна химическая близость S и Se, входящих в VI группу периодической системы. Оба элемента поливалентны (S2-, SO, S4+, S6+, Se2-, Se°, Se4+, Se6+), образуют соединения- аналоги — сероводород H2S и селеноводород H2Se, сульфиды и селениды, сульфаты (соли H2SO4) и селенаты (соли H2Se04). Вместе с тем в земной коре, биосфере и ландшафтах роль обоих элементов резко различна, что объясняется сравнительно высоким кларком S (4,7.10"2%) и очень низким Se (5.10"6). Действительно, S — ведущий элемент многих процессов, Se — нет. Сероводород играет огромную роль в земной коре, обуславливая накопление пирита в осадках, формирование месторождений Pb, Zn, Си, Cd и других металлов. Селеноводород не имеет существенного значения. Для S характерна минеральная форма нахождения, для Se — неминеральная и т.д. Иначе говоря, геохимия S и Se имеет меньше общих черт, чем их химия. То же можно сказать о Na и Cs, Са и Ra, Si и Ge.

 

Такие различия объясняются во многом тем, что с уменьшением кларков снижается активная концентрация элементов (при сходных химических свойствах), труднее достигается произведение растворимости и выпадение самостоятельной твердой фазы из вод. Так, высокие кларки Na, Са, Mg определяют большие их концентрации в водах и возможность осаждения при испарении вод. Малые кларки Cs, Ra определяют столь низкое их содержание в водах, что осаждение и минералообразование данных металлов в процессе испарения не осуществляется. Поэтому в ландшафтах известны легкорастворимые соли Na, Са, Mg, К и не известны Cs, Ra, хотя по химическим свойствам и интенсивности миграции Cs и Ra вполне могли бы концентрироваться при испарении. Вторичные минералы U — элемента со сравнительно низким кларком (2,5.10"4%) — встречаются в ландшафтах урановых месторождений, где высоко его содержание в почвах.

 

Только там обнаруживаются фосфаты, арсенаты, молибдаты, ванадаты, сульфаты, карбонаты уранила. Вне месторождений эти минералы отсутствуют или крайне редки. Если бы U имел кларк, как у Са и Fe, то его минералы были бы распространены так же широко, как кальцит, гипс, гематит. В группе щелочноземельных металлов растворимость сульфатов уменьшается с ростом порядкового номера: наименее растворим RaSC>4. Вместе с тем известны минералы-сульфаты Mg, Са, Sr, Ва, но не известны сульфаты Ra.

 

Причиной этого является чрезвычайно малый кларк Ra (около 2.10-Ю%), определяющий его низкое содержание в водах (n.lO'l ^г/л), исключающее достижение произведения растворимости для RaSC>4 и образование самостоятельного минерала. Таким образом, способность к минералообразова- нию, количество самостоятельных минеральных видов, с одной стороны, зависит от химических свойств элемента, а с другой — от его кларка (у Са кларк 2,96 и известно 385 минералов, а у его химического аналога Ra нет ни одного собственного минерала, у К (2,50) 106 минералов, а у Rb (0,015) — 0, у S (0,047) — 369, у Se (5.10-6) — 37 и т.д.).

 

При образовании минералов редкие катионы обычно связываются с распространенными анионами, а редкие анионы — с распространенными катионами. Поэтому в ландшафтах известны сульфаты, карбонаты, фосфаты редких металлов и селенаты, ванадаты, арсенаты распространенных катионов — CaSeC>4, PbSeC>4, (1Ю2)з(Р04)2 и т.д. Образование минералов из редких катионов и анионов маловероятно. Например, СаСг04 известен, SrCr04 — нет, так как концентрация соответствующих ионов не достигает состояния насыщенного раствора.

 

Е.М. Квятковский элементы с большой способностью к минералообразованию назвал минералофильными (U, S, Se и др.), а с малой — минералофобными (Ga, Ra, Sc, In, TI, TR и др.).

 

В ландшафте в общем преобладают те же элементы, что и в земной коре, но все же их содержание в почвах, водах, организмах, как правило, отличается от кларка, хотя порядок величин нередко сохраняется. Низкие кларки большинства элементов определяют важное отличие природных реакций от лабораторных. Химик, задавшись целью осуществить какую-либо реакцию, берет стехиометрические соотношения реагирующих веществ или небольшой избыток одного из реагентов, "чтобы реакция прошла до конца". В природе же стехиометрические соотношения почти никогда не наблюдаются: некоторые реагенты находятся в резком избытке, других недостает. Поэтому число минералов меньше числа химических соединений того же класса. Следовательно, "химическое мышление" недостаточно при анализе природных процессов — необходимо "геохимическое мышление", учитывающее величины кларков.

 

В этой главе показаны общие черты распространенности химических элементов в земной коре. Средние содержания (кларки) элементов в атмосфере, гидросфере и организмах существенно отличаются от литосферы. Они рассматриваются ниже в главах, посвященных воздушной, водной и биогенной миграции.

 

 

Контрольные вопросы

 

1.         Что такое "кларк"?

2.         Назовите восемь наиболее распространенных элементов земной коры.

3.         Чем "редкие" элементы отличаются от "редких рассеянных"? Приведите примеры тех и других.

4.         Какова связь кларков со строением атома?

5.         Чем отличаются кларки космоса от кларков земной коры и почему?

 

 

 

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов

 

 

Последние добавления:

 

Жизнь в почве

 

Шаубергер Виктор – Энергия воды

 

Агрохимик и биохимик Д.Н. Прянишников

 

 Костычев. ПОЧВОВЕДЕНИЕ

 

Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ

 

Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы