Геохимические барьеры

Определение. Под геохимическими барьерами обычно понимаются участки земнойкоры, где на коротком расстоянии происходит резкое снижение миграционной способности химических элементов, ведущее к их накоплению. Применительно к поверхности Земли нередко говорят о ландшафтно-геохимическихбарьерах. В геохимическую литературу термин введен А.И. Перельманом в 1961 г.

Основным переносчиком вещества является вода. Итак, там, где вода способна двигаться, а движения растворенного вещества затруднено возникают зоны резкого снижения миграционной способности каких-либо химических элементов, что сопровождаются их осаждением из раствора и аккумуляцией. Большая часть промышленных месторождений образовалась на древних или современных геохимических барьерах. В зависимости от факторов рудоотложения различают: физико-химические, механические, биогеохимические барьеры.

В общем случае геохимические барьеры оказываются приуроченными к узким пограничным зонам, в которых контактируют две существенно различающиеся по условиям миграции химических элементов геохимические обстановки. Геохимические барьеры по своему смыслу возникают и «работают» только тогда, когда через них осуществляется перенос химических элементов,который в зоне барьера оказывается резко затрудненным.

Контакты геохимических обстановок, через которые не осуществлялся перенос вещества, можно представить себе как потенциальные геохимические барьеры, для реализации которых не возникло минимально необходимых условий.

Эффективность барьера. Осаждение химических элементов на геохимическом барьере в основном вызвано изменением геохимических показателей: температура, давление, pH и Eh среды и др., обусловленное различием в химическом составе и физических, физико-химических свойствах пород до (m₁) и после барьера (m₂).

Рис. 1. Принципиальная схема геохимического барьера: I — протяженность барьера в направление миграции; m₁и m₂ - геохимические параметры среды до барьера и после него

Эффективность функционирования геохимиче­ского барьера связана с такими его характеристиками как градиент и контрастность.

Градиент барьера G понимается как скорость нарастания изменений параметров среды в направ­лении миграционного потока:

Контрастность барьера S характеризуется отношением величин геохимических показателей в направлении миграционного потока до барьера и после него:

Эффективность работы барьера увеличивается с ростом его градиента и контрастности. Масштабы накопления в значительной степени связаны с протяженностью барьера как в направлении миграционного потока, так и вдоль фронта барьера.

Потенциальный барьер – барьер m₁ и m₂ контрастно различаются, но поток вещества через барьер отсутствует. Если такой поток возникнет, то будет аккумуляция вещества, т.е. барьер.

Чаще всего на геохимическом барьере происходит осаждение и накопление нескольких элементов (минералов). Причем, области осаждения сдвинуты так, что возникает эпигенетическая зональность их отложения. Например, для рассмотренного выше примера накопления на подвижном барьере урана характерно формирование зональности вида (от тыла к фронту) селен —уран —молибден.

А.И. Перельман различал два типа геохимических барьеров: природные и техногенные. По способу образования среди тех и других он выделял по три класса барьеров: механические, физико-химические и биогеохимические. Наиболее простыми среди них являются механические, наиболее сложными биогеохимические.

Среди геохимических барьеров по масштабам проявления А.И. Перельман различает макро-, мезо- и микробарьеры.

Примером макробарьеров могут быть зоны смешения пресных речных и соленых морских вод в речных эстуариях и в придельтовой зоне морских бассейнов, имеющие ширину до сотен и тысяч метров и являющиеся зонами осаждения многих поступающих с континента компонентов как в виде механической взвеси, так и в растворенном состоянии. В результате слипания коллоидных частиц здесь формируются выраженные зоны выпадения органических соединений, глинистых частиц и многих микроэлементов. Не менее грандиозные области геохимического противоречия возникают в зонах апвеллинга местах смешения холодных и более богатых СО₂ и некоторыми химическими элементами глубинных восходящих океанических вод с более теплыми и бедными СО₂ прибрежными водами. Образуется термодинамический геохимический барьер с накоплением фосфатов.

К мезобарьерам А.И. Перельмаи относит, например, краевые части болот, где от выщелоченных на водоразделах и склонах химических элементов «разгружаются» стекающие с них поверхностные и грунтовые воды. Нефтеловушки, являющиеся местом образования месторождения можно отнести к мезобарьерам.

Примером микробарьера может быть отложения гидроксидов железа на месте выхода на поверхность родниковых вод, обогащенных двухвалентным железом, или там же осаждение карбонатов.

Аэродинамический седиментационный барьер. Этот барьер возникает в воздушных градиентных потоках под действием гравитационного поля Земли. Например, образование снежных сугробов в местах падения транспортирующей способности воздушного потока на участках резкого снижения скорости ветра – на границе между полем и лесом. Причин торможения воздушных потоков может быть много: рельеф, лес, дома, т.д – преграды, изменяющие скорость и направленность воздушного потока. Пылеватые частицы падают, что может вызывать появление геохимических аномалий.

Значение имеет характер поверхности. Над гладкой и ровной поверхностью (снег) потоки имею меньшее трение, и сохраняют скорость движения. Над кустарниками и густой растительностью трение воздушного потока значительно выше, а потеря скорости намного существенней. Естественно, это сказывается ина контрастности возникающих в приземном слое атмосферы аэродинамических седиментационныхбарьеров, на их эффективности.

Особенно большое практическое значение имеют техногенные аэродинамические седиментационные барьеры, на которых нередко возникают техногенные геохимические аномалии концентраций загрязняющих веществ. Чаще всего источники повышенной эмиссии загрязняющих веществ при этом окружаются зонами зеленых насаждений из кустарников и деревьев, выполняющих среди других функций и роль аэродинамических седиментационных барьеров.

Дата добавления: 2015-08-10