Гипергенные физико-химические системы.

Гипергенные условия благоприятны для жизни и большинство гипергенных систем относится к биокосным, менее распространены в зоне гипергенеза чисто физико-химические системы. Рассмотрим два типа таких сиcтем.

1. Системы криогенеза.

Процессы, протекающие при отрицательных температурах, называ­ются криогенезом. Они образуют криогенные геохимические поля. Мощность многолетнемерзлых толщ (криолитосферы) достигает многих сотен метров, они распространены на 1/4 земной суши.

Большая часть воды в криолитосфере превращена в лёд, но не­которая часть вода не замерзает и при -70°С. Такая охлаждённая «связанная плёночная вода» сильно отличается от свободной грави­тационной воды. У неё выше удельная электропроводность и степень диссоциации, ниже диэлектрическая постоянная. Плёночная вода пе­редвигается под влиянием градиента температуры, влажности и кон­центрации, она способна растворять химические соединения. Зимой ток плёночных вод направлен снизу вверх, что приводит к восходя­щей миграции химических элементов.

Растворимость газов при низких температурах увеличивается, поэтому в плёночных водах повышено содержание O₂ и CO₂, pH их довольно низкий. Это определяет окисление сульфидов и других ми­нералов, выветривание силикатов. В многолетнемерзлых толщах воз­можны ионный обмен и коагуляция коллоидов. Это не «зона геохими­ческого покоя», как представлялось ранее, хотя миграция элемен­тов в целом затруднена.

Вымораживание солёных вод приводит к образованию рассолов. Известны переохлаждённые рассолы с температурой до -10°С. Неза­мёрзшая вода минерализуется, из пресных вод осаждаются СaCO₃, а из солёных – сульфаты кальция и натрия. Углеводородные газы в криолитосфере могут соединиться с водой и давать твёрдые газогидраты, по внешнему виду напоминающие спрессованный снег. Известны их крупные скопления, достигающие размеров месторождений.

2. Галогенез.

Это концентрация растворимых солей в результате испарения вод. Продукты галогенеза – эвапориты распространены на 1/3 поверхнос­ти материков. Для галогенеза характерна ионная миграция, его за­кономерности – накопление ионов с наибольшими радиусами и наи­меньшей валентностью.

На первых этапах галогенеза осаждаются в основном чётные и более высоковалентные ионы (Ca²⁺. SO₄^2-, CO₃^2-), a в растворе на­капливаются нечётные и маловалентные Cl^-, Br^-, I^-, Na⁺ и т. д. Таким образом, в ходе гелогенеза происходит переход от чётных элементов к нечётным, от середины таблицы Менделеева к её краям, от больших валентностей к малым. По интенсивности накопления при галогенезе установлены следующие ряды: Cs < Rb < K< Na; Ca < Sr < Mg; F < Br < Cl.

Галогенез играл важную роль в истории Земли. Помимо образо­вания месторождений солей с ним связаны в той или иной степени формирование подземных рассолов, залежей нефти и газа и другие геохимические процессы.

Современный галогенез развивается в аридном климате, где испарение превышает количество атмосферных осадков. Различают морской и континентальный галогенез. Солёные лагуны и озёра представляют собой биокосные системы, однако накопление солей в них осуществляется в результате физико-химических процессов.

При испарении морской воды сначала выпадают в осадок наи­менее растворимый гипс, потом галит, за ним следуют эпсомит, калийные соли (сильвин и карналлит) и бишофит. В наиболее концен­трированных рассолах накапливаются B, Li, Rb, Cs, Br. Главная масса галогенных пород возникла в водоёмах морского про­исхождения. Наиболее характерны кембрийская, девонская, пермс­кая, юрская и неогеновая эпохи соленакопления. На материках важней­шими системами галогенеза являются солёные озёра и засолённые почвы (солончаки и солонцы).

 

Вопросы для самостоятельной работы.

К 2.1

1. Каково значение ионной концентрации в геохимии, физико-химических и геохимических параметров ионов?

2. Каково значение проблемы изоморфизма в геохимии?

3. Назовите окислительно-восстановительные обстановки Земли.

4. В чём значение химической термодинамики для геохимии?

5. Каково значение правила произведения растворимости для геохимии?

6. Каковы механизмы массопереноса в земной коре?

7. Чем принципиально отличаются радиоактивные процессы от других процессов физико-химической миграции?

К 2.2

1. Каков состав надземной атмосферы, факторы его формирования?

2. Каково геохимическое значение подземной атмосферы, её состав?

К 2.3

1. Чем поровые растворы отличаются от «свободной» подземной воды?

2. Какие геохимические проблемы связаны с изучением тяжёлой воды?

3. Расскажите о разложении и синтезе воды в земной коре.

4. Как устанавливаются классы вод зоны гипергенеза в зависи­мости от щёлочно-кислотных условий?

К 2.4

1. Каковы особенности магматической миграции?

2. Какова роль геохимического изучения современного вул­канизма?

3. Какова роль ионов в магматической миграции?

4. Чем отличается криогенез от других гипергенных процессов?

5. Охарактеризуйте галогенез.

 

Глава 3. БИОГЕННАЯ МИГРАЦИЯ

Прилагая новую мерку изучения

жизни, совершенно отличную от

обычной, мы подходим к явлени­ям и

перспективам до сих пор невиданным.

В.И. Вернадский.

 

3.1 Особенности биогенной миграции