Парагенезисы химических элементов в водах в зависимости от кислородного и водородного потенциала (по а.И.Перельману)

Физ.-хим. усло вия

Окислит.-восстанов. условия

Кислородные воды

Глеевые воды

Сероводородные воды

Границы рН в зоне гипергенеза

<3

<3-6,5

6,5-8,5

>8,5

<3

<3-6,5

6,5-8,5

>8,5

<3

<3-6,5

6,5-8,5

>8,5

Элементы подвижные в водах любого состава

Na, K, Rb, Cs, N, Cl, Br, I

Ассо циации

Парагенная

Li Mg Ca Fe Co Ni Cu и др

Li Mg Ca Fe Co Ni Si и др

Li Mg Ca Sr Mo U Re и др

Li F B Cu Al Si U и др

Li Mg Ca Fe Co Ni Cu Al Si и др

Li F Mg Ca Sr Ba Ni Si U и др

Li Mg Ca Sr Ba Fe Ni Mo U и др

Li F B Cu Hg Al Si Mo U и др

Li F Mg Ca Co Ni Al Cr As и др

Li F Mg Ca Sr Ba

S Se

Запрещенная

Sr Ba Au Se и др

Ba Fe Co Ni Pb

Mg Ca Sr Ba Mn Co Ni Pb

Ba Fe Co Ni Pb Fg

Mg Ca Sr Ba Fe Co Ni Pb

Cu Hg Pb As Sb

Fe Co Ni Cu Cd Hg Ag

Mg Ca Sr Ba Ft Co Ni Cu Pb Cd Hg

Таблица 10

Схема классификации процессов миграции главных элементов литосферы в гипергенных процессах (по Г.В.Войткевичу, В.В.Закруткину, 1976)

Способ миграции	Природные образования	Ведущий элемент
1. Элемент не участвует или	Элювиальные отложения, россыпи др.	Si
почти не участвует в	продукты, могущие быть перенесенными
явлениях химического	только механически.
переноса - остающиеся на
месте (резюдаты).
2. Концентрация элементов	Образование глинистых минералов, и в	А1
гидролиза (гидролизаты).	частности бокситов.
Выпадение элементов в
результате недостаточной
кислотности растворов.
3. Концентрация элементов в	Отложение бурых железняков и марганцевых	Fe
результате окисления	руд (пиролюзит и вад).
(оксидаты)		Мn
Fe2+ Fe3+ Ре —> Ре
(не гидролизуется) (гидролизуется)
4. Осаждение элементов в	Отложение известняков, доломитов и	Са
виде углекислых солей	магнезитов (также олигонитов).	Мg
(корбонатным ионом,
группа карбонатов).
5. Концентрация элементов	Испарение водных растворов в замкнутых	Na
путем испарения	водоемах, образование соляных	Мg
содержащих их растворов	месторождений.	К
(эвапориты).

Миграционные ряды Б.Б.Полынова. Б.Б.Полыновым установлены следующие ряды миграции химических элементов вокислительных условиях:

Энергично выносимые – хлор, бром, йод, сера.

Легко выносимые – кальций, натрий, магний, калий.

Подвижные – кремнезем силикатов, фосфор, марганец.

Инертные – железо, алюминий, титан.

Миграционные ряды химических элементов при гипергенезе по А.И.Перельману.А.И.Перельманом даны ряды миграции химических элементов как в окислительных, так и в восстановительных условиях, масштабы миграции, контрастность миграции и приведены примерные кларки концентраций элементов.

Коры выветривания.Корой выветривания называются геоморфологически несмещенные рыхлые продукты химического изменения горных пород. А.И.Перельман коры выветривания относит к менее выраженным, чем почва, биокосным системам. Но в отличие от почвы в корах выветривания нет биогенной аккумуляции химических элементов. Основоположниками учения о корах выветривания были Б.Б.Полынов и И.И.Гинзбург. Наиболее благоприятные условия для формирования коры выветривания создаются во влажном и жарком климате при равнинном рельефе и спокойном тектоническом режиме. В этих условиях мощность коры выветривания может составлять десятки метров, а по трещинам и зонам дробления пород сотен метров. Поведение химических элементов в коре выветривания определяется в основном тремя факторами: их химическими свойствами, типом ландшафта и минеральным составом пород (А.И.Перельман, 1979, 1989). Кора выветривания – область широкого проявления процессов окисления, гидратации. Существенная роль в ее составе принадлежит коллоидам. Различают несколько фаз развития коры выветривания: обломочную, обизвесткования, кислую сиаллитную и аллитную (табл. 11).

Таблица 11

В геохимической систематике коры выветривания А.И.Перельманов выделяются коры выветривания окислительного и глеевого класса, а для нижних горизонтов – сернокислого класса (зона окисления сульфидных месторождений).

Расчет баланса вещества при образовании кор выветривания. Для установления миграционной способности химических элементов при выветривании и образовании кор выветривания можно использовать метод абсолютных масс, предложенный Б.М.Михайловым (1958).

При сопоставлении химических анализов пород различной степени выветрелости учитывается изменение их объемных весов. Это позволяет пересчитать содержания весовых процентов содержаний окислов на их концентрацию в единице объема породы. Условием применения этого метода является отсутствие уплотнения пород, нарушений текстурных и структурных признаков. Расчет ведется по формуле:

N=. ,

где N– концентрация окисла в г/см³ ,V– содержание окисла в %,- объемный вес породы в г/см³.

Вычитая содержание элемента в конечном продукте коры выветривания из содержаний его в исходной породе, получаем количественную оценку привноса (выноса) элемента из породы в процессе выветривания.

Для количественного определения подвижности химических элементов при корообразовании вычисляется коэффициент подвижности химических элементов

К=, где

К – коэффициент геохимической подвижности, N– концентрация окисла в коренной породе в г/см³ ,n– концентрация окислов в определенной зоне коры выветривания.

По величинам этого коэффициента можно определить ряд интенсивности миграции элементов при образовании коры выветривания.

Рис. 10. Профили ферраллитной коры выветривания (по М.А.Глазовской, ). А – при периодическом воздействии грунтовых вод, Б – при хорошем дренаже.

1 – красноцветная окисленная зона гиббсит-гематит-каолинитового состава, 2 –пятнистая конкреционная, частично отбеленная зона, 3 – отбеленная каолинитовая зона, 4 – каолинит – гидрослюдистая зона, 5 – коренные породы.

Рис. Схематический разрез латеритной коры выветривания на Среднем Тимане ( по ().

1 – четвертичные отложения, 2 – карбонатные породы (С₁), 3 – базальты и их туфы (D₃), 4 – железистый панцирь (кираса), 5 – структурные бокситы, 6 – каолинитовая зона, 7 – гидрослюдистая зона, 8 – разлом.

Рис. 11. Ряды миграции элементов в окислительной и восстановительной сероводородной обстановках (по А.И.Перельману, 1979).