РОЗДІЛ 2
ОРЕОЛИ РОЗСІЮВАННЯ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ
ТА МЕТОДИ ЇХ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Міграція хімічних елементів
О. Є. Фєрсман визначав міграцію як комплекс процесів, що спричиняють просторове
переміщення хімічного елемента зі зміною його вмісту в даній ділянці, з
накопиченням або розсіянням в інших ділянках [209].
Міграція елементів обумовлена їх хімічними властивостями, тобто будовою
електронної оболонки атомів. Водночас закони міграції багато в чому визначені
кларками елементів. Особливо слід враховувати роль кларків здійснюючи аналіз
гіпергенних процесів. Ці положення відображені в основному геохімічному законі
Гольдшмідта, який на сучасному рівні розвитку науки формулюється таким чином:
кларки елементів у земній корі в основному залежать від будови їх атомних ядер,
а міграція елементів – від будови електронних оболонок і ядра (за
А. І. Перельманом, 1968) [167].
До найголовніших внутрішніх геохімічних параметрів фізико-хімічної міграції
елементів відносять тип хімічного зв'язку, валентність, атомну вагу, розміри
іонів і атомів, ізоморфізм, іонний потенціал, розчинність, атомну і іонну
густину, енергію іонізації [59, 223].
Можна навести як приклад найбільш відомі закономірності. Рис. 2.1 та 2.2 [59,
166] ілюструють залежності між елементом та його порядковим номером і елементом
та його атомною вагою. З рисунків видно, що зі збільшенням порядкового номера
элемента зростає його атомна вага.
Рис. 2.1. Графік залежності: порядковий номер – елемент
Рис. 2.2. Графік залежності: атомна вага – елемент
Дуже важлива характеристика елемента – валентність. Чим вищої є валентність
металів, тим менш розчинні сполуки вони утворюють і мають малу міграційну
здатність (рис. 2.3). Найбільш розчинними є Li, К, Na, Cs, Cu, Hg, Ag, Au,
найменш розчинними – Sn, Pb, W, Pt, Bi, W [59, 166].
Рис. 2.3. Графік залежності: валентність – елемент
Іонні радіуси металів представлені на рис. 2.4, чим більший радіус елемента,
тим більше він здатний до міграції за природних умов. Ряд металів за
валентністю відповідно до зменшення їх розчинності виглядає таким чином: М0 Ї
М+1 Ї М+2Ї М+3 ЇМ+4.
Рис. 2.4. Графік залежності: іонний радіус – елемент
В такій же послідовності зменшується і міграційна здатність елементів.
Різновалентні іони одного хімічного елемента мають різні хімічні і міграційні
властивості, отже поводяться як різні елементи. Двовалентне залізо за хімічними
властивостями подібне до кальцію й інших двовалентних елементів, що
характеризуються підвищеними міграційними властивостями. Тривалентне залізо
характеризується низькою міграційною здатністю і по хімічних властивостях
більше схоже на алюміній, ніж на двовалентне залізо.
Ізоморфні заміщення можливі, якщо радіуси атомів і іонів розрізняються на
10 – 64 % [59]. При цьому атоми та іони повинні бути взаємоіндеферентними,
тобто не повинні утворювати між собою хімічних сполук. Для ізоморфізму
необхідно, щоб атоми мали подібну природу міжатомного зв'язку. Ізоморфізм
пояснює характерні асоціації елементів у рудах, мінералах і гірських породах.
Аналіз ізоморфізму дозволяє передбачити можливість сумісного знаходження
елементів і обґрунтувати пошуки мінеральної сировини (особливо рідкісних і
розсіяних елементів).
Під впливом геохімічних процесів відбувається перерозподіл хімічних елементів,
що приводить до розсіяння або концентрації хімічного елементу. Розсіяним за
певних умов елемент вважають за умови, що його вміст не перевищує кларкового.
Як відомо, кларк – середній вміст елемента в даній геосфері. В. І. Вернадським
було запропоновано розділити елементи за їх поширеністю на декади, що
відповідають порядковій величині їх масових концентрацій [31]. Ця класифікація
покладена в основу розділення елементів на головні (присутні в природних
утвореннях у кількості 1 % і більше), другорядні (десяті частки відсотка) і
мікроелементи (поширеність не перевищує 0,1 %) (табл. 2.1).
Сидерофільні елементи характеризуються мінімальними атомними об’ємами,
утворюють сплави з залізом. У ході диференціації вони утворили земне ядро.
Максимальний атомний об’єм мають літофільні елементи, вони подібні до кисню і
під час диференціації утворили земну кору та верхню мантію.
Таблиця 2.1
Геохімічна класифікація елементів земної кори
(за О. О. Бєусом і С. В. Григоряном) [18]
Групи елементів за геохімічною подібністю
Поширеність елементів в земній корі
Головні
(> 1 %)
Другорядні
(1–0,1 %)
Мікроелементи (< 0,1 %)
мінералогенні
розсіяні
Оксифільні:
літофильні
O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K
Mn, Ti, P, (C)
Li, Be, B, F, Sr, Ba, Y, TR, Zr, Nb, Ta, Sn, Cs, W, Th, U
Ga, Ge, Rb, Hf, Sc, (Ti), Ra
Сидерофильні
(Fe)
V, Cr, Co, Ni
Халькофільні
S, Cu, Zn, As, Se, Mo, Ag, Sb, Fe, Hg, Pb, Bi
(Ga), (Ge), Cd, In, Re, Tl
Благородні
Pd, Os, Ir, Pt, Au
Ra, Rh
Гідрофільні
(O)
Cl, Br, I, (S)
Атмофільні
(O)
He, N, Ne, Ar, Xe, Rn
Елементи з високою спорідненістю до сірки, селену, телуру є халькофільними;
вони зосереджені у нижньій мантії та утворюють сульфідно-окисну оболонку.
Інертні гази віднесені до атмофільної групи.
2.2. Первинні ореоли
Утворення будь-якого рудного родовища – перехід металів від розсіяння до
концентрації, який здійснюється в процесі диференціального переміщення речовини
і через багатоступеневу диференціацію приводить до селективного відкладення
металів, накопичення їх у рудних тілах [15, 195].
Геохімічні ознаки, які прямим чином указують на існування джерел рудної
мінералізації, розглядаються як первинні і вторинні ореоли розсіяння родовищ.
Первинні ореоли мають особливе значення при пошуках родовищ, що не виходять на
рівень ерозійного зр
- Київ+380960830922