Глава 31. МАЛОПОДВИЖНЫЕ И СЛАБОИЗУЧЕННЫЕ ЛИТОФИЛЬНЫЕ И СИДЕРОФИЛЬНЫЕ 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

Малоподвижные комплексообразователи, частично мигрирующие в сильнощелочных содовых водах — Zr, Hf, Nb, Та, W, Те и плохо изученные платиноиды

Цирконий — Zr (40; 91,224)

Кларк Zr 1,7.10"^%. Этот химический аналог Si слабо участвует в большинстве процессов биосферы, пассивно поглощается организмами. Известно 19 минералов циркония, главный из них — циркон (ZrSi04). Талассофильность Zr исключительно низкая. Способность к образованию карбонатных комплексов благоприятствует его слабой миграции в щелочной геохимической обстановке.

Рассеяние в земной коре, трудности получения металла делали цирконий Zr редким элементом, хотя его в земной коре больше, чем Си, Zn, Sn и многих других, далеко не редких в быту металлов. Ныне Zr — металл новой техники, он приобрел важное значение, его технофильность больше, чем у К, А1.

Гафний — Hf (72; 178,49)

Это химический и геохимический аналог Zr, радиусы их ионов одинаковы, в связи с чем собственных минералов гафний не образует, входя в виде изоморфной примеси в минералы Zr. Его кларк 1,0.10"4%. Технофильность гафния пока небольшая, но все же больше, чем у Sr, Rb.

Ниобий — Nb (41; 92,9064) и тантал — Та (73; 180,947)

Размеры ионов Nb и Та одинаковы, что во многом определяет сходство их магматической миграции, образование минералов — танталониобатов. В биосфере, где роль ионной миграции невелика, геохимия Nb и Та более контрастна.

Кларк Nb 2.10"3%, он довольно равномерно распределен в изверженных породах. Только в нефелиновых сиенитах и в других щелочных изверженных породах его содержание местами повышается до 0,1%. В этих породах и связанных с ними пегматитах, карбонатитах, а также в гранитных пегматитах установлено 23 минерала Nb и около 130 минералов, содержащих примесь этого металла в ассоциациях с Та, Ti, редкими землями, Y, Са, Na, U, Th, Fe, Ва (танталониобаты, титанаты и др.). Промышленное значение имеют шесть минералов.

Геохимия ниобия в биосфере изучена только в районах распространения обогащенных им щелочных пород. В щелочных средах возможна водная миграция Nb в виде относительно растворимых ниобат-ионов (типа NbO-3), а также фторидных комплексов (С.Р. Крайнов). В кислых средах миграции Nb препятствует его осаждение гидроксидами Fe и глинами. В ландшафтах влажного климата Nb может мигрировать с органическими и другими комплексами. При выветривании щелочных пород в Хибинах образовались мурманит, герасимовскит и другие его минералы. Геохимия Nb в ландшафтах степей и пустынь не изучена. Талассофильность Nb низкая, технофильность близка к Al, Mg, V, Ti.

Кларк тантала Та 2,5.10"4%. В большинстве магматических пород и в биосфере он рассеян, содержание в гидросфере и организмах не установлено. Все 17 минералов тантала связаны с магматизмом. Технофильность Та примерно такая же, как у его главного спутника — Nb.

Вольфрам — W (74; 183,85)

Кларк W 1,3.10~4%, близок к кларку его соседа по Периодической системе — Мо. В биосфере многие аспекты геохимии этого очень важного в технике металла не изучены. Все же известно содержание W в живом веществе, в некоторых типах вод, в осадочных породах, обогащенных органическим веществом (углеродистые сланцы, некоторые угли и т.д.). Доказано участие W в засолении почв (В.Д. Гниломедов), накопление его в некоторых рассолах. В этом отношении знаменит солончак Серлс в Калифорнии (США), где испарение щелочных термальных вод, обогащенных W, В, F, Li, Вг и Na, привело к накоплению наряду с содой редких элементов. В рассолах солончака Серлс накопились десятки тысяч тонн W.

Технофильность вольфрама W очень высокая, такая же, как у других металлов, имеющих важное значение в металлургии, электронике и прочих областях техники.

По Ю.Е. Саету и др., вольфрам — один из самых концентрирующихся в промышленных отходах элементов, особенно в отходах и пылях обработки черных и цветных металлов, производства чистых веществ, масляных красок (п. 100 — п. 1000). Особенно велика интенсивность его выпадений из атмосферы в крупных промышленных городах.

Теллур — Те (52; 127,60)

Это один из наиболее редких элементов с кларком 1.10~7%. Геохимия его в большинстве природных и техногенных ландшафтов не изучена. Теллур осаждается из некоторых гидротерм вместе с S, Ag, Au, Pb и другими халькофилами. С гидротермальными месторождениями Ag и цветных металлов связаны все 36 его минералов. В биосфере Те рассеян.

В ноосфере теллур Те извлекается из медных, серебряных, золотых, свинцовых руд, технофильность его высокая, как у РЬ.

Платина и платиноиды — Os, Pd, Ru, Pt, Rh, Jr

Это очень редкие металлы, кларки которых точно не установлены (порядка 10"6 — 10"8%). Все они типичны для земных глубин, более характерные для мантии, чем для земной коры. В последней преобладает самородное состояние Pt и платиноидов, хотя известны и их минералы — соединения с S, As и Sb. Все они образовались при высоких температурах и давлениях в магме и гидротермах.

Геохимия данных металлов в биосфере почти не изучена. Известны осадочные марганцевые руды, обогащенные платиной, угли — платиной и палладием. Содержание платиноидов повышено в вятских фосфоритах, в золе деревьев, растущих на платиновых месторождениях. Среднее содержание палладия в холодных и термальных водах Забайкалья, по Ю.Ф. Погребняку, 5,3.10~Ю г/л. Это говорит о сравнительно энергичной водной миграции металла — как Ni, Со.

Платина и платиноиды нашли различное применение, но сверхнизкие кларки и редкость месторождений, естественно, ограничивают их добычу. Все же технофильность данных металлов не ниже, чем у Al, Mg, К, Со. Следовательно, в единицах кларков извлекается из недр такое же количество платиноидов, как и многих других, значительно более распространенных элементов.

В последние десятилетия выявился новый аспект геохимии платиноидов. Американский физик J1. Альварес и другие ученые обнаружили в Италии, Дании, Испании, Новой Зеландии, Китае, Гаити, США повышенные концентрации иридия в осадочных породах, относящихся к границе мелового и палеогенового периодов (65 млн. лет назад). Давно известно, что с этой границей связана исключительно резкая перестройка фауны — гибель около 75% видов животных, в том числе динозавров. О причинах "великого мелового вымирания" высказывались разные гипотезы, но ни одна из них не была окончательно принята.

Кларк иридия близок к 2.10"^%, но в пограничном слое его в десятки и сотни раз больше. Обогащены Jr и каменные метеориты (4,8.10"5%), что и привело Альвареса к гипотезе о столкновении Земли на границе мела и палеогена с астероидом диаметром 10 км. Полагают, что подобная космическая катастрофа могла привести к сильной запыленности атмосферы, резкому кратковременному похолоданию и вымиранию фауны, возможно, формированию мировой системы рифтов. Иридиевые аномалии обнаружены также на границе венда и кембрия (590—570 млн. лет назад), перми и триаса (248 млн. лет), в туроне (90 млн. лет), в среднем позднем эоцене (40 млн. лет назад), в слоях торфа, образовавшихся в 1908 г. в районе падения Тунгусского метеорита. В некоторых погребенных слоях установлены и аномалии осмия.

B.J1. Масайтис пришел к выводу, что бомбардировка земной поверхности метеоритами имела место на протяжении всей геологической истории, её следами служат астроблемы — кольцевые структуры типа кратеров, которые установлены в разных регионах (кратеры Аризонский в США и на острове Сааремаа в Эстонии, Попигайская структура в Восточной Сибири, Карская на Пай-Хое и др.).

Образующиеся в астроблемах при ударе породы (импактиты) нередко обогащены иридием Jr. Проблема истинной роли космических катастроф в истории Земли еще далека от разрешения, высказываются и критические замечания в адрес гипотезы Альвареса. Так отмечают, что часть кольцевых структур имеет вулканогенно- тектоническое происхождение, что смена фауны происходит быстро только в геологическом смысле и охватывает миллионы лет, что аномалии Jr обнаружены также в газах вулкана Килауэа на Гавайских островах. Однако несомненно, что учитывать возможную роль космических катастроф в истории биосферы необходимо. С этих позиций следует анализировать многие факты геохимии, в том числе и распределение в ландшафтах платиноидов.

Контрольные вопросы

1.         Охарактеризуйте основные черты геохимии Al в гумидных и аридных ландшафтах, где его миграция интенсивнее?

2.         Какие природные ландшафты обогащены Сг?

3.         В чем состоит опасность техногенных аномалий Сг?

4.         Чем объясняется близость химических свойств элементов редких земель, какие их свойства обеспечивают их разделение в ландшафтах?

5.         В чем причины химической и геохимической близости Zr и Hf, почему все же роль Zr в биосфере больше роли Hf?

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