Миграция химических элементов в подземных водах.

Факторы миграции.

Миграция – перемещение химических элементов в различных оболочках земли с рассеянием на одних участках и концентрацией на других.

1923 г. – А.Е. Ферсман ввел понятие «миграция».

Формы миграции.

1. Растворенная <10^{-9 м}

2. Коллоидная <10^-9-10^{-6 м}

3. Взвешенная >10^{-6 м}

Растворы: молекулярные и ионные.

Молекулярные – неэлектролиты. В молекулярной форме мигрируют органические соединения, растворенные газы.

Ионы делятся на простые (Ca, Na, K) и сложные (NO₃^-, HCO₃^-). Ионные растворы по минерализации от ультрапресных до крепких рассолов. Способность электролитов образовывать простые или сложные ионы зависит от валентности и радиуса иона, а также других факторов.

Гольдшмидт разделил ионы на три группы:

1. Cs, Rb, K, Na, Li, Ba, Sr, Ca, Mg – эти элементы мигрируют в виде простых ионов в любых средах. К этой группе относят также Co, Cu, Mn, Zn, Ni, Fe – они мигрируют в виде простых ионов в слабокислой и щелочной среде.

2. Cr, Zr, Al, Be, Ti и др – мигрируют в виде гидрата окисла в щелочной среде.

3. Si, B, S, C, N и др – мигрируют в виде сложных анионов в кислой и щелочной среде.

Коллоидная форма.

Характерна для поверхностных вод и для подземных вод зоны гипергеназа. Частицы характеризуются медленным рассеянием. Основная особенность заключается в термодинамической неустойчивости.

Все минеральные и особенно органические вещества могут образовывать коллоидные вещества. Чем меньше молекулярная растворимость вещества в воде, тем больше благоприятность для образования коллоидов.

Благоприятные условия для миграции коллоидов:

1. Слабокислая или слабощелочная среда

2. Низкая или очень высокая М

3. Повышенная температура

4. Наличие О₂ или угольной кислоты

Наиболее типично коллоидное состояние для Si, Al, Fe, Mn, S, C.

Взвешенная форма.

Характерна для поверхностных вод. Максимальное количество растворенного вещества в подземных водах n100 г/л, а взвешенного вещества до 5 мг/л.

Вопрос №22

Интенсивность и контрастность миграции.

Вернадский ввел понятие Кларк концентрации – это отношение среднего содержания элемента в данной системе к Кларку (горной породе, месторождении) к Кларку его вземной коре.

К=1 – нормальная фоновая концентрация

К>1 – положительная аномальная концентрация

K<1 – отрицательная аномальная концентрация

Кларки в значительной степени определяют содержание и поведение элементов в воде: чем выше Кларк, тем более активно мигрирует элемент.

Полынов предложил метод количественной оценки водной миграции в зоне гипергенеза. Составил ряды миграции: сопоставляется средний состав горных пород со средним химическим составом речных вод, которые дренируют данные породы.

Ряды миграции

Перельман предложил для характеристики миграционной активности пользоваться коэффициентом водной миграции – это отношение содержания элемента в воде к его содержанию в горной породе, дренируемой этими водами.

Коэффициент водной миграции

Кх=mx*100/(a*nx)

mx – содержание элемента в воде, мг/л

a – минерализация, мг/л

nx – содержание элемента в горной породе,%

Kx(Cl)=644, Kx(Br)=203.

Вопрос №23

Типы классы и подклассы геохимических барьеров.

Класс механические

Подкласс водный

Подкласс воздушный

Класс биогеохимический

Класс физико-хиический

Окислительный (смена восстановительных условий окислительными: снижается миграционная активность элементов с переменной валентностью. Месторождения S)

Восстановительный (смена окислительных условий на восстановительные: воды, содержащие О₂ и из-за присутствия Н₂S идет процесс выпадения сульфидов. Месторождение медных, урановых руд).

Сульфатный и карбонатный барьер (образуются в местах встречи сульфатных или карбонатных вод с водами, содержащими значительное количество Ва, Са, Sr, наблюдается кальцитизация, огипсование пород.

Щелочной (возникает на учатсках резкой смены кислых вод нейтральными или щелочными. Пр: зона окисления сульфидных руд; при удалении от месторождения из подземных вод выпадает ряд металлов.

Кислый (возникает на участке смены щелочных вод кислыми, SiO₂ хуже растворяется в кислых водах à осаждается, что приводит к окремнению).

Испарительный барьер: формируется на участках интенсивного испарения, так из подземных вод осаждаются различные соединения в зависимости от минерализации и величины произведения растворимости. Ферсман выявил, что для испарительного барьера характерно накопление элементов с высокой валентностью (Са²⁺,SO₄^2-), а затем с наименьшей валентностью (Na, Cl, K, J).

Сорбционный возникает на контакте пород сорбентов с природными водами (глины, торф, уголь, бокситы), так накапливаются различные элементы. Зона окисления сульфидных месторождений: здесь на глинах накапливаются Cu, Pb, Zn и др.

Термодинамический барьер возникает из-за изменения температуры и давления. Пример: кальцитизация отложений, места образования известкового туфа.

Техногенный геохимический барьер.

Причина возникновения – деятельность человека.

Геохимический барьер характеризуется следующими понятиями: градиент барьера – это величина изменения геохимических показателей на единицу длины в направлении миграции химических элементов.

m1>m2

G=(m1-m2)/l

m1 – значение геохимического показателя до барьера

m1 – значение геохимического показателя после барьера

l – длина барьера

G – градиент барьера

Контрастность барьера – это отношение величины геохимических показателей до и после барьера.

S=m1/m2, S-контрастность.

Вопрос №24

Контрастность миграции – это интенсивность миграции в разных средах, характеризуется коэффициентом контрастности.

Коэффициент контрастности – отношение Кх в разных гидрогеохимических средах.

Высокая контрастность у Zn, Кх для Zn в окислительной среде равно n, а в условиях восстановительной среды Kx = n0,01.

Чем больше геохимическая контрастность элемента, тем выше вероятность обрзования месторождений.

Геохимический барьер – участок земной коры, в пределах которого на коротком расстоянии резко меняются условия миграции, что приводит к концентрации элемента.

Вопрос №25

Промышленные.

Природные воды, содержащие такие концентрации элементов добыча и переработка которых экономически целесообразна на данном уровне развития технологии. J=1,5 г/л, Br=17г/л, Sr=10г/л, В=20г/л, Li=0,7 г/л, Sz=20 мг/л.

Классификация промышленных подземных вод по Бондаренко 1984 г.

Вопрос №26

Зональность газового состава подземных вод.

В поверхностных водах объем газов 20 см³/л. С глубиной содержание газов увеличивается, т.к. при повышении давления растворимость газов возрастает. Объем газов в подземных 500 см³/л, max=1500.

Источники газов

1. Атмосферный воздух

2. Биохимические процессы

3. Радиоактивный распад

4. Различные химические реакции

На платформах выявлены следующие газовые зоны:

1. Кислородно-азотная (О₂ до 14 мг/дм³, N₂ до 30 мг/дм³)

2. Азотная (N₂ 95-99%)

3. Сульфатно-углекисло-метаново-азотная (N₂ до 80%, CО₂ до 20%, CH₄ до 25%, Н₂S – 5%)

4. Метаново-азотная (CH₄=N₂=50%, H₂ до 30%)

5. Метановая (CH₄ до 95%)

6. Углекисло-метановая (CH₄ до 95%, CО₂ до 65%)

7. Сульфидно-углекисло-метановая (CH₄ до 90%)

Общая черта: смена газов атмосферного происхождения на глубинные газы.

Практическое значение:

1. Лечебные цели

2. Поисковый признак на нефть и газ (СН₄)

Вопрос №27

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: