Глава 29. ПОДВИЖНЫЕ И СЛАБОПОДВИЖНЫЕ ЛИТОФИЛЬНЫЕ ВОДНЫЕ МИГРАНТЫ

Смотрите также:

История атомов и география - Перельман

Геохимия - химия земли

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Стронций — Sr (38; 87,62)

Стронций — типичный катионогенный элемент. Его кларк в земной коре — 3,4.10"^%. Химическая близость Sr и Са определяет сходство их миграции в биосфере и земной коре: Sr — постоянный спутник Са в большинстве систем. Однако в истории обоих элементов есть и различия.

Стронций концентрируется в ряде систем биосферы и гидротермах (29.9), образуя самостоятельные минералы: широко распространенный целестин (SrS04) и более редкий стронцианит (SrC03). Более богаты им осадочные, особенно карбонатные и засоленные породы; так, в глинах и сланцах в среднем 4,5.10*2% Sr, в известняках — 6,1.10~2%, в гипсах и ангидритах — 2.10"1%. Высокая способность к самостоятельному минералообразованию в биосфере объясняется значительной величиной радиуса иона Sr2+. Если в магматических процессах такие его размеры допускают вхождение в качестве изоморфной примеси в силикатные минералы, то в биосфере изоморфная смесимость намного слабее.

Кларк стронция Sr в живом веществе — 2.10"3%, его биофильность — 0,06 ниже, чем у Са, но больше, чем у Ва, Mg, Na, Li. Он играет большую роль в жизни животных, чем растений, более характерен для морских организмов, чем для сухопутных и пресноводных. Как и Са, Sr важный элемент скелета. Избыток его подавляет процессы минерализации костей, у молодых животных развивается "стронциевый рахит". Известны роды и семейства с относительно высоким или низким содержанием данного металла. Эти особенности предположительно связаны с содержанием Sr в центрах видообразования. Сравнительно высокое его содержание характерно для флоры, формировавшейся на засоленных территориях, почвы которых обогащены Sr. Центром формирования видов "стронциевых растений", вероятно, служили также районы распространения щелочных пород, фосфоритов, месторождений Sr.

В гумидных ландшафтах история стронция аналогична истории Са. Более низкий кларк уменьшает возможность его концентрации: здесь он не насыщает воды (менее 1 мг/л) и не образует самостоятельных минералов. В кислой и слабокислой среде характерен радиальный и латеральный вынос Sr из ландшафта, интенсивная водная миграция в форме Sr2+. Поэтому лесные почвы, особенно легкого гранулометрического состава, в 2 — 3 раза обеднены Sr по сравнению с литосферой (его содержание в подзолистых и дерново-подзолистых почвах России и США не превышает 1,5 — 2,0.10"3%). Особенно мало Sr во влажных тропиках, например, каолинитовые древние коры выветривания содержат лишь 5 — 10.10" 3% Sr. Подвижность Sr в кислой среде определяет его доступность и накопление в лесных, особенно древесных растениях — ели, сосне, березе. Коэффициенты биологического поглощения Sr в этих видах достигают 20 — 40 и более, что определяет возможность его относительного накопления в гумусовых горизонтах лесных почв.

Повышенное содержание Sr в ландшафтах, бедных Са, вызывает тяжелое заболевание, впервые обнаруженное в середине прошлого века в таежной долине реки Уров (Восточное Забайкалье). Там у жителей наблюдались поражения скелета — искривление позвоночника, опухание суставов, ломкость костей. Домашний скот отличался низкой продуктивностью, у животных выпадали шерсть и зубы. В костях больных животных Sr в 5 — 8 раз больше, чем в костях здоровых. Эта "уровская болезнь" обнаружена также в бассейне реки Зеи, в Северо-Восточном Китае и других регионах. Не все причины болезни выявлены с достаточной полнотой, имеются данные о влиянии на заболеваемость высоких содержаний Se, сульфатной серы и других элементов.

В аридных ландшафтах стронций также аналог кальция. В подземных водах биосферы содержание Sr в значительной мере контролируется их сульфатностью: в связи с низкой растворимостью целестина им бедны сульфатные воды. Наоборот, в подземных хлоридных водах условия для миграции Sr благоприятны в связи с отсутствием в них осадителя металла — SO^-. Поэтому глубинные хлоридные пластовые воды артезианских бассейнов часто обогащены Sr. При тектонических поднятиях подобные воды по разломам местами поступают в верхние структурные этажи земной коры и смешиваются с сульфатными водами. Здесь возникает сульфатный барьер, на котором вместе с гипсом осаждается целестин. Эти эпигенетические концентрации целестина ассоциируются с гипсом, баритом, флюоритом, элементарной серой. При образовании солончаков, накоплении солей в озерах Sr следует за гипсом, осаждаясь в форме целестина. Поэтому гипсовые горизонты сульфатных солончаков, солонцов, каштановых, бурых пустынно-степных почв обогащены Sr до 1,0 — 1,5% (30 — 50 КК).

В хлоридных и содовых солончаках, а также бескарбонатных и незаселенных горизонтах черноземов, каштановых и бурых пустынно-степных почв стронций не концентрируется (В.В. Добровольский, Н.С. Касимов, А.И. Перельман и др.). Испарение стронцийсодержащих термальных вод, разгружающихся в депрессиях, также приводит к концентрации целестина. Известны его промышленные месторождения такого происхождения.

Особенно характерна концентрация Sr в заливах и лагунах аридных регионов, где его осаждение связано с конечными стадиями накопления карбонатов и началом осаждения сульфатов — моментом насыщения рассола гипсом. Поэтому концентрации целестина обнаруживаются в доломитах, известковых доломитах, гипс-доломитовых толщах, гипсах. С подобной испарительной концентрацией также связаны промышленные месторождения целестина (например, в верхнемеловых отложениях Ферганской долины).

Содержание стронция в растениях аридных ландшафтов определяется их видовой специализацией, тесно связанной с геохимией палеоландшафтов эпох видообразования, а также с современными ландшафтно-геохимическими условиями. Выделяются четыре основные группы растений: 1) злаки с низкими концентрациями стронция (0,5 — 0,7 КК в золе); 2) сложноцветные, в основном полыни (1,0 — 1,5 КК); 3) маревые (1,5 — 2,5 КК, в солянках — до 4,0 — 4,5 КК); 4) древесные породы — береза, ива (10 КК). Максимальны концентрации Sr в растениях ивово-березовых колков Северного Казахстана, Южного Урала, Алтая, которые и в аридных условиях сохраняют стронциевую специализацию, свойственную древесным породам таежной зоны. Много Sr в солянках на сульфатных солончаках и солонцах (Н.С. Касимов).

В ноосфере преимущественно используются соединения стронция, хотя металлический Sr входит в состав некоторых сплавов. Много Sr в фосфорных удобрениях. Нашли применение и изотопы стронция. Так, радиоактивный 90Sr является источником энергии для атомных электрических батарей. В целом человечество рассеивает стронций.

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов