Вопрос 5. Факторы, влияющие на особенности экзогенных процессов земной коры.

Экзогенными называются геохимические процессы, действующие на поверхности Земли в условиях низкого давления, низких температур и высокой интенсивности миграции химических элементов.

Основными факторами, определяющими условия протекания экзогенных процессов, являются температура, элементный и вещественный состав геосфер, охваченных экзогенными процессами, и живых организмов. Атмосферное давление в пределах земной поверхности практически постоянно, но с углублением в литосферные или гидросферные горизонты давление существенно увеличивается, поэтому давление также является одним из факторов, влияющих на особенности экзогенных процессов. В частности, давление оказывает существенное влияние на процессы формирования осадочных пород из рыхлых осадков.

Умеренная температура на поверхности Земли, наличие кислородной атмосферы и гидросферы, состоящей из жидкой воды, – эти факторы обеспечивают существование жизни на Земле. Деятельность живых организмов обеспечивает исключительно высокую интенсивность миграции химических элементов. Появление жизни на Земле привело к качественным изменениям всей совокупности экзогенных процессов на поверхности Земли, в отличие от экзогенных процессов на других каменных планетах солнечной системы. Ведущим фактором экзогенных процессов на Земле является, в конечном счёте, наличие биосферы.

Вопрос 6. Изоморфизм. Условия изоморфизма. Факторы, влияющие на изоморфную смесимость химических элементов.

Термином «изоморфизм» в геохимии обозначают явление замещения одних атомов (ионов или целых блоков кристаллической решетки) другими атомами (ионами или блоками). Изоморфная смешиваемость химических элементов увеличивает разнообразие составов минералов и условий миграции элементов. Поскольку изоморфизм представляет собой, по сути, внедрение чужеродных частиц в валентные места кристаллической решетки, геометрические формы и размеры которых задаются частицами основных кристаллообразующих ионов, то для любой кристаллической решетки есть пределы изоморфной смесимости. В первых работах по исследованию изоморфизма В.М. Гольдшмидт установил, что изоморфные замещения возможны при различиях радиусов ионов или атомов (обмениваемого и замещающего) не более 15% (считая от значения меньшего радиуса). Изоморфная смесимость возрастает с увеличением температуры и при температурах близких к точке плавления минералов изоморфная смесимость проявляется до разности радиусов ионов в 30 и более, процентов. Поэтому в магматических породах больше, чем в других породах, проявляется изоморфизм.

Изоморфное замещение возможно только для ионов и атомов, взаимно индифферентных химически друг к другу. Золото и алюминий, например, несмотря на почти равные атомные радиусы (0,144 нм и 0,143 нм) и изоструктурность кристаллических решеток (кубическая гранецентрированная решетка) не изоморфны, так как химически не индифферентны, реагируя друг с другом с образованием, например, соединения AuAl₂.

При изоморфизме ионы меньшего размера легче замещают ионы большего размера, ионы с большим зарядом предпочтительнее замещают ионы с меньшим зарядом.

Максимальное количество элементов, находящихся в минерале в форме изоморфной примеси, определяет его изоморфную емкость.

Комплекс причин, от которых зависит характер изоморфизма, его направленность и интенсивность можно разделить на две группы: причины внешние и внутренние. К внешним причинам относятся температура, давление и концентрация вещества в определенной среде, к внутренним свойства самих элементов, участвующих в изоморфизме, особенности строения и размеров их атомов (ионов) и состояния кристаллической постройки, в которой происходит замещение. К внутренним факторам изоморфизма относятся ионные (атомные) радиусы, поляризационные свойства ионов, удельные заряды ионов, потенциалы ионизации и функция электрического поля, энергия кристаллической решетки, электроотрицательность элементов.