Геохимия почвы. Миграция

Геохимия почвы

2008

2009

2005

Почва состоит из продуктов выветривания материнских пород, разделяется по горизонтам, которые отражают

O-слой:
Останки органики

C-слой:
Сильно выветрелая
порода (“сапролит”)

B-слой:
Первичные и вторичные
минералы

A-слой:
Органика
Глины, обедненные

A-зона минимально напоминает по составу исходную для почвы породу.
C-зона максимально напоминает

Устойчивые минералы (например, кварц) не растворяются.
Алюмосиликаты превращаются в глины.
Растворимые элементы

Тип почвы зависит от:
климата
состава (минералогии) пород
условий образования

Почвы служат источником информации:
Палеоклимат

разлагающаяся органика

гумусовый слой (перегной)

«подзол»

Почвы тропических и субтропических регионов, как правило, продукт глубокого выветривания. Они представляют собой

В гумидном (влажном) климате в почвах образуются зоны, богатые глинами и органикой.

Почвы районов с очень засушливым климатом не способствуют росту растений. Характерно осаждение минералов -

Каличе, горизонт обызвесткования, образующийся вблизи поверхности в результате концентрации карбоната кальция,

silt – «ил» 20-50 мкм; алеврит – 10-100 (5-50) мкм.

Текстура и

Минералогия глинистой фракции почвы

1. Первичные минералы горных пород нестабильны на дневной поверхности.
2. Минералы, содержащие

Миграция химических элементов Геохимические барьеры

Перельман Александр Ильич
(1916-1998)
Российский физико-географ, доктор геолого-минералогических наук (1954), профессор

Основные факторы миграции элементов в земной коре Типы и виды миграции химических

Первый тип миграции представляет собой изменение формы нахождения элементов без их

Третий тип миграции объединяет два предыдущих и состоит в перемещении элементов

Внутренние факторы миграции

Электростатические свойства ионов
Свойства связи соединений
Химические свойства соединений
Гравитационные свойства атомов
Радиоактивный

Электростатические свойства ионов

Ионный потенциал Картледжа
К=Z/Rj
где Z — разряд;
Rj —

Энергетические коэффициенты Ферсмана

ЭК анионов = W2/2R
ЭК катионов =
(W2/2R ) [0.75(R+

Внешние факторы миграции

Температура
Давление
Степень электролитической диссоциации
рН
Окислительно-востановительный потенциал (обстановка)
Поверхностные силы природных коллоидных систем

рН

В щелочной среде:
Fe3+ + V4+ Fe2+ + V5+
В кислой среде:
2 Fe2+

Поверхностные силы природных коллоидных систем

Активно сорбирующиеся (+) заряженные частицы:
Аl, Fe (III),

Природные сорбенты

Коллоиды оксида Мn (IV) [Ni, Со, К, Ва, Сu, Zn,

2-е правило Пескова-Фаянса на твердой поверхности адсорбируется тот ион, знак которого

В окислительной обстановке накапливаются:

катионогенные элементы переменной
валентности (Fe, Mn, Со)

В окислительной обстановке

Все химические элементы, составляющие земную кору, атмосферу и гидросферу, находятся в

Общие закономерности физико-химической миграции

Химические элементы мигрируют в земной коре в виде:

Ионов
Недиссоциированных молекул
Коллоидных мицелл
отдельных

Миграция в ионной форме характеризуется:

Потенциалом ионизации
Потенциалом возбуждения
Ионным радиусом
Электроотрицательностью
Энергетическим коэффициентом

Изоморфизм возможен при:

Радиусы ионов и атомов различаются не более 15%
Химическая индифферентность
Одинаковые

Химическая индифферентность

Аu (0,144нм) и Аl (0,143нм) образуют
Аu Аl2 и другие

Одинаковые поляризационные свойства атомов

Изоморфизма нет между:
- Na+1 (0,97А) Cu+1 (0,96А)
- Si

Валентная компенсация

Сa5(PO4)3(F, Cl, OH) – апатит
Сa2+ изоморфно замещается REE3+
Одновременно
F-1 изоморфно замещается

Сходная природа межатомной связи

NaCl – галит и PbS – галенит
У обоих

Изоморфные ряды Вернадского

Важнейшие окислители:

О2, SO42-, CO2, NO3- , NO2- , Fe3+, Mn+4
Mn+3

Важнейшие восстановители

Гидратированный электрон – образующийся при радиолизе воды (поглощении излучения)
Cольватированный

Ультраокислительная обстановка Cr6+,V5+, Mn+4 ,Мо+6, Fe+3 N+5, U+6 (степи, пустыни, содовые озера

Слабоокислительная обстановка
Fe+3 , Mn+2 , Cu+2 , U+6
(трещинные воды скальных

Восстановительная обстановка
Fe+2 (сероводородные гидротермы и илы морей, соляных озер, болота тайги,

Механизмы массопереноса:

Диффузия
Конвекция

Геохимические барьеры – те участки земной коры, где на коротком расстоянии

Концепция геохимических барьеров основывается на 3 эмпирических правилах:
1. Геохимические аномалии формируются

Принцип классификации геохимических барьеров

Физико-химические барьеры. Классификация разработана для случая осаждения х.э., мигрирующих в ионной

S-контрастность
барьера

G-градиент барьера

G = (m1-m2)/l

Количественные характеристики
геохимических барьеров

S = m1/m2

Окислительный барьер

При разгрузке минерализованных вод на поверхности окисление Fe2+ до Fe3+

Восстановительный барьер

Наличие в системе сульфидной серы снижает
подвижность халькофильных элементов («черные
курильщики»).
Барьеры, где

Щелочной барьер

Увеличение рН водных растворов из-за их реакции с вмещающими породами.

Кислотный барьер (смешанный тип барьера)

В осадок выпадают элементы, подвижные в щелочных

Сорбционный барьер

Где имеется активная и хорошо развитая минеральная поверхность.
Например,коры выветривания,

Испарительный барьер