Концентрирование химических элементов на механических геохимических барьерах
На барьерах этого типа часто происходит концентрирование тех химических элементов, которые из-за их малых кларков не дают самостоятельных минералов (к примеру, концентрирование рубидия Rb и цезия Cs на глинах).
Испарительные барьеры характерны для районов аридного (засушливого) климата , где испарение преобладает над выпадением осадков.
Барьер типа F1 образуется в результате испарения сернокислых вод, формирующихся при окислении сульфидных минералов (преимущественно пирита FeS2).
При накоплении и испарении сернокислых вод образуются сернокислые солончаки, почва обогащается растворимыми солями железа, меди, цинка, кобальта и др. металлов.
Наиболее распространены в степях и пустынях геохимические барьеры типа F3. К ним относятся многие солончаки Средней Азии и Казахстана, ряда аридных районов России и Украины. В таких барьерах стойко фиксируются геохимические аномалии молибдена, цинка, стронция, образующиеся при испарении нейтральных или слабощелочных вод.
Барьеры типа F7 и F8 связаны с поступлением на поверхность по разломам глубинных "нефтяных вод" (вод, сопутствующих месторождениям нефти). Такие барьеры дают геохимические аномалии с высокими содержаниями иода, брома, бора.
Сорбционные барьеры типа G
На участках окисляющихся сульфидных руд с характерными для них сернокислотными водами часто наблюдается образование барьеров типа G1 с высокими концентрациями меди Cu, цинка Zn и др. металлов. Здесь в глинах иногда накапливается до 1% меди (по современным кондициям это медные руды), но каких-либо медных минералов обнаружить не удается.
Барьеры типа G2 особенно характерны для таежных ландшафтов и влажных тропиков с их кислыми водами. Барьеры G3 и G4 образуются в аридном климате степей и пустынь, кроме того, тип G4 часто встречается в илах содовых озер.
Термодинамический геохимический барьер Н
Этот геохимический барьер возникает при выходе на поверхность подземных углекислых вод. Воды этого типа широко распространены не только в биосфере, но и в земной коре в целом. Имея часто высокую температуру, они легко растворяют многие минералы, образуя растворимые бикарбонаты Ca(HCO3)2 , Mg(HCO3)2 , Fe(HCO3)2 .
При выходе таких вод на поверхность давление снижается и соответственно уменьшается концентрация СО2 в растворе. Происходит разложение бикарбонатов с образованием нерастворимых в воде карбонатов:
Са(НСО3)2 Þ CaCO3 + H2O + CO2
Так образуются многие месторождения известняковых туфов. Подземные воды в известняках насыщены бикарбонатом кальция, а в местах их выхода на поверхность отлагаются известняковые туфы (барьеры типа Н3 и Н7).
Механические барьеры формируются в условиях резкого уменьшения интенсивности механической миграции вещества.
Механическая миграция (механогенез) обусловлена работой рек, ветра, ледников, вулканов, тектонических сил и ряда других факторов. Характерная черта этих процессов - раздробление горных пород и минералов, ведущее к увеличению их дисперсности, развитию сорбции и других поверхностных явлений (при диспергировании резко увеличивается суммарная поверхность частиц и их поверхностная энергия). Так как дезинтеграция происходит за счет солнечной энергии, то данный процесс наряду с фотосинтезом является ее важным аккумулятором в биосфере.
В результате водной механической миграции и осаждения минеральных частиц на механических барьерах образуются делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, моренные отложения (рисунок 1.9 и 1.10).. Процессы, основными агентами которых служат сила тяжести, текучая вода, ветер, лед, подчиняются законам механики и не зависят непосредственно от химических свойств элементов, основное значение приобретает величина, плотность и форма частиц (частицы близкого размера и близкой плотности осаждаются вместе). Чем дальше участок расположен от вершины склона, чем меньше его крутизна, тем более тонкий материал накапливается на склоне. Поэтому в горных и холмистых районах, сложенных скальными породами, в верхней части склона развиты более грубые, а в нижней — более тонкие по гранулометрическому составу делювиальные осадки. В речных долинах русловые отложения часто представлены галечниками, гравийниками и песками, а пойменные — суглинками и глинами.
Данные процессы называются механической дифференциацией, они приводят к изменению и химического состава отложений, т.к. глинистые фракции почв и пород по сравнению с песчаными обычно содержат больше Fe, Аl, Мn, Мg, К, V, Сr, Ni, Со, Сu и меньше SiO2. Это объясняется тем, что при выветривании соединения Fe, Аl, Мg и К участвуют в образовании глинистые минералы, которые сорбируют V, Сr, Ni, Со, Сu, Zn и другие элементы.
В песках концентрируются Тi (рутил ТiO2), Zr и Hf (циркон ZrSiO4), Sn ( касситерит SnO2), Рt, Au, W (шеелит CaWO4). Поэтому за счет денудации одного комплекса коренных пород (например, гранитоидов) в результате механической дифференциации на барьерах образуются отложения различного химического состава.
При эоловой (ветровой) миграции выделяют три вида переноса веществ в атмосфере [4].:
· стратосферный (на высотах 15-60 км частицы могут многократно огибать земной шар);
· тропосферный (на высотах до 8-12 км частицы могут мигрировать на сотни и тысячи км);
· локальный (миграция на десятки и сотни километров).
Песок, пыль, соли поступают в атмосферу преимущественно за счет развевания слабозакрепленных песков, глинистых и лессовых пород, солончаков. Часть солей поступает с акваторий соляных озер и морей.
Осаждение обломков минералов (песчаной фракции), переносимых в воздушных потоках, часто происходит на мезобарьерах. Одним из примеров такого, перемещающегося барьера являются дюны (рисунок 1.11). Скорость их передвижения в разных районах обычно колеблется от 18 до 35 м в год. В агроландшафтах песчаные и пылевые фракции, переносимые во время песчаных бурь, осаждаются на механических барьерах которые представляют собой растительность (деревья, кусты) или искусственные сооружения (телеграфные столбы).