53 Геохимические барьеры

Различные виды барьеров Изменение термодинамических, биогеохимических, физико-химических условий среды миграции при прохождении потока через определенные блоки ландшафтно-геохимических систем вызывает увеличение миграционной способности одних компонентов потока и уменьшение подвижности других. Те части ландшафтно-геохимических систем, в которых на коротком расстоянии изменение условий миграции вызывает концентрацию определенных химических элементов, называются геохимическими барьерами. По форме геохимические барьеры делятся на линейные и площадные. Перельман выделяет следующие группы ландшафтно-геохимических барьеров: 1) биогеохимические (с удержанием большого ряда макро- и микроэлементов); 2) физико-химические – окислительные, восстановительные глеевые, восстановительные сульфидные, сульфатно-карбонатные, щелочные, кислые, испарительные, адсорбционные, термодинамические; 3) механические. Также можно выделить 4) техногенные барьеры. Механические барьеры образуются в местах резкого уменьшения скорости механической миграции. Примерами таких барьеров могут служить золотые, платиновые, оловянные, алмазные, титановые и прочие россыпи. Живое вещество, особенно растительный покров, является биогеохимическим барьером, на котором концентрируются воздушные мигранты – С, О, Н, N, I. В некоторых ландшафтах концентрируются и водные мигранты, а если считать накопление на золу, то на биогеохимическом барьере накапливается Р, S, Cl, Br, B, в отдельных ландшафтах также Ca, Mg, Na, Zn, Cu, Mo и многие другие элементы.

Физико-химические барьеры Многообразие физико-химических барьеров можно представить в виде таблицы:

причина накопления элемента

окислительно-восстановительные условия вод

кислородные

глеевые

сероводородные

с к

сл к

н-щ

щ

с к

сл к

н-щ

щ

с к

сл к

н-щ

щ

повыш. окисл. потенциала (кислородный)

А1

А2

А3

А5

A6

A7

А8

А9

A10

A11

А12

Fe

Fe, Mn, Co

Mn

Fe, Mn, Co

S, Se

сероводород. обстановка (сульфидный)

В1

В2

В3

В4

В5

B6

B7

В8

Tl, Co, Mo, Pb, Ca, Mn

Cr, Cu, Mo, Zn, V, Sn

Tl, Pb, Ca, Cu, Zn

восстановит. обстановка (глеевый)

С1

C2

C3

С4

С5

C6

C7

С8

Cu, U, Mo

Mo, U

щелочная обстановка (щелочной)

D1

D2

D5

D6

D7

D9

D10

Pb, Mg, Ca, Co, Ni, Cu, Zn

Pb, Mg, Ca, Co, Ni, Sr, Zn, Cd, Mg, Ca

Mg, Ca, Sr, Ba

кислотная обстановка (кислый)

E3

E4

E7

E8

E11

E12

Si, Mo

Cu,Ag, Al, Si

Si, Mo

Be, Al, Y, Si Zr, Sc

Si, Ge

испарение – солончаки (испарительн.)

F1

F3

F4

F5

F6

F7

F8

F9

F10

F11

F12

Na, Ca, K, Cl

Na, K, Ca, Mg, F, Cl, U, Zn, Mo, B, Se, Sr

Li, Na, K, Ca, Mg, Rb, F, Cl, Br, I, Pb, Zn

В местах, где на коротком расстоянии кислая среда сменяется щелочной, возникает щелочной барьер, для которого особенно характерна концентрация Fe, Ca, Mg, Mn, Ba, Sr, Cr, Zn, Cu, Ni, Co, Pb, Cd и других металлов. Особенно контрастные щелочные барьеры возникают на контактах силикатных и карбонатных пород (например, в тайге, когда под маломощным суглинком залегают известняки). Характерны щелочные барьеры в зонах окисления сульфидных руд в известняках. Менее характерны для ландшафтов кислые барьеры, возникающие при резком уменьшении рН. Также встречаются двусторонние геохимические барьеры на участках встречной миграции вод, например, на границе лесостепных колков (открыто Касимовым в Казахстане). С изменением окислительно-восстановительных условий также связано формирование барьеров. На участках резкой смены восстановительной среды на окислительную возникает окислительный барьер, который, как правило, является кислородным (например, в местах выхода на поверхность глеевых вод, обогащенных железом и марганцем, их гидроксиды осаждаются, образуя конкреции, болотные и озерные руды). Там, где кислородные или глеевые воды контактируют с сероводородной средой, возникает восстановительный сероводородный барьер, на котором осаждаются многие металлы, образующие нерастворимые сульфиды (железо – пирит, марказит, гидротроилит; медь – халькозин, ковеллин; свинец – галенит; цинк - сфалерит). При встрече кислородных вод с глеевой средой формируется глеевый барьер, где концентрируются уран, селен, ванадий, местами медь; железо, марганец, свинец и цинк в этих условиях энергично мигрируют. В аридных ландшафтах с испарением связано формирование испарительного геохимического барьера в шоровых солончаках, соленых озерах, засоленных почвах и т.д., на котором концентрируются Ca, Na, K, Mg, F, S, Sr, Cl, Rb, Zn, Li, N, U, Mo.