9. Сучасна геохімічна класифікація елементів.

Геохімічна класифікація елементів В. М. Гольшмідта

В основу покладено:

1 - розподіл елементів між різними фазами метеоритів - поділ в ході первинної геохімічної диференціації Землі (спочатку в 1923 р. він грунтувався на даних експериментів з розподілу між трьома рідкими фазами в металургійному процесі: металом, сульфідом і силікатом),

2 - специфічну хімічну спорідненість з тими чи іншими елементами (O, S, Fe),

3 - будова електронних оболонок.

Провідні елементи, що складають метеорити, - O, Fe, Mg, Si, S. Метеорити складаються з трьох головних фаз: 1) металевою, 2) сульфідної, 3) силікатної. Всі елементи розподіляються між цими трьома головними фазами відповідно до їх відносним спорідненістю до O, Fe і S.

У класифікації Гольдшмідт виділяються такі групи елементів:

а) сідерофільние (люблячі залізо) - металева фаза метеоритів: елементи, які утворюють з залізом сплави довільного складу - Fe, Co, Ni, всі платиноїди (Ru, Rh, Pd, Pt, Re, Os, Ir), а також Mo. Часто мають самородний стан. Це перехідні елементи групи VIII і деякі їхні сусіди. Формують внутрішнє ядро Землі.

б) халькофільних (люблячі мідь) - сульфідна фаза метеоритів: елементи, схильні утворювати природні з'єднання із сіркою і її аналогами Se і Te, мають також спорідненість з As (миш'як), їх правильніше було б називати люблячі сірку (сульфурофільні). Легко переходять в самородний стан. Це елементи побічних підгруп I-II та головних підгруп III-VI груп ПС з 4 по 6 період + S. Найбільш відомі - Сu, Zn, Pb, Hg, Sn, Bi, Au, Ag. Сідерофільні елементи - Ni, Co, Mo також можуть бути халькофільними при великій кількості сірки. Залізо у відновних умовах може мати спорідненість до сірки (FeS2). У сучасній моделі Землі ці метали утворюють зовнішнє, очевидно збагачене сіркою, ядро Землі.

в) літофільні (люблячі камінь) - силікатна фаза метеоритів: елементи, що мають спорідненість до кисню (оксифільні). Утворюють кисневі сполуки - оксиди, гідроксиди, солі кисневих кислот-силікати. У з'єднаннях з киснем мають 8-електронну зовнішню оболонку. Це найчисленніша група об'єднує 54 елемента (С, поширені петрогенних - Si, Al, Mg, Ca, Na, K, елементи сімейства заліза - Ti, V, Cr, Mn, рідкісні - Li, Be, B, Rb, Cs, Sr , Ba, Zr, Nb, Ta, REE, тобто, всі інші крім атмофільних). В окислювальних умовах залізо оксифильне - Fe2O3. У моделі Землі формують її мантію.

г) Атмофільні (характерно газоподібний стан) - матрикс хондритів: H, N + інертні гази (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (радон)). Формують атмосферу Землі.

У сучасній літературі геохімічної використовуються і деякі інші групи елементів з близьким геохімічним поведінкою, насамперед у ендогенних процесах. Вони включають: рідкоземельні + Y, лужні, крупноіонні літофільні елементи LILE (K, Rb, Cs, Ba, Sr), високозарядні елементи або елементи з високою силою поля HFSE (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Th).

10. Закриті та відкриті геохімічні системи, параметри їх стану. Компоненти природних систем. Концентрація та активність, їх співвідношення для макро- та мікрокомпонентів. Рівноважний, ефективний та комбінований коефіцієнти розподілу елементів, методи їх визначення.

До геохімічних систем можна віднести геохімію рудних родовищ, океану, ландшафту, мінералів тощо.

Геохімія рудного родовища — це історія концентрації і розсіяння хімічних елементів в просторі його рудного поля. Вона включає наступні

найважливіші питання:

-кларки концентрації елементів на родовищі;

-форми знаходження елементів в рудах і ореолах, ізотопні відносини;

-парагені асоціації елементів в мінералах, породах, рудах, родовищах і рудних поясах;

-сучасні і минулі геохімічні процеси (обстановки) на рудному полі родовища, геохімічні зональні;

-геохімічні бар'єри;

-історична і регіональна геохімія родовищ, рудних районів і провінцій;

- геохімічні основи генезису, прогнозування, пошуків, розвідки і експлуатації родовищ.

Геохімічне вивчення родовищ слід проводити у контакті з іншими геологічними дослідженнями, воно повинне бути пов'язано з мінералогією,

стратиграфією, тектонікою, літологією, петрографією, геоморфологією і т.д. Практично майже кожна комплексна характеристика родовища разом з

описом структури, мінералогії і інших особливостей містить відомості про його геохімію. Є дослідження, спеціально присвячені геохімії окремих

родовищ.

Кларки і рудоутворення. Поняття про кларки довгий час не використовувалося при аналізі рудоутворення. Разом з тим воно необхідне

при вивченні рудних родовищ, оскільки від величини кларка багато в чому залежать число мінералів і генетичних типів родовищ, їх запаси, вміст

металів в рудах і т.д.

Кларки концентрації в рудах коливаються в сотні тисяч раз. але імпульси міграції, рівні 1п КК, порівняно міняються слабо — в межах одного

порядку. Це зв'язано з тим, що кларки концентрації входять у формулу і під знаком логарифма.

Мінімальний вміст елементів в руді також знаходить зв'язок з кларками і хімічними властивостями. Так, для чорних металів мінімальний вміст в

руді рівно 20—25 %, для кольорових — 0.5 1,0, для рідких- 0,1—0,2, для благородних — 0,0005%.

Геохімія ландшафту, науковий напрямок, що виник на кордоні географії і геохімії в 40-х роках 20 ст. Вивчає міграцію хімічних елементів у ландшафті, використовуючи з цією метою ідеї та методи геохімії, біогеохімії особливо.Перші підходи до вивчення Геохімії ландшафту були зроблені в працях радянських вчених В. І. Вернадського про біосферу (в 1926) і А. Є. Ферсмана з геохімії пустель і полярних областей (в 1931). Засновником Геохімії ландшафту як самостійного наукового напрямку був радянський вчений Б. Б. Полин, який в 1946 сформулював завдання, основні поняття і розробив методику досліджень Геохімія ландшафту

  Геохімія ландшафту класифікує міграцію елементів за формами руху матерії.Провідне значення в більшості ландшафтів має біогенна міграція, що виражається в біологічному круговороті атомів, освіта та розкладанні органічних речовин. У результаті круговороту сонячна енергія перетворюється в дієву хімічну енергію. Фізико-хімічна міграція в основному розвивається у водах ландшафту. Вона визначає багато його геохімічних особливостей. За характерними іонам природних вод розрізняють кислі (Н +), кальцієві (Ca2 +) та інші ландшафти. Ділянки земної поверхні, відмічені певними особливостями міграції, іменуються геохімічними ландшафтами, всі їх частини - вододіли, схили, долини і т. д. - пов'язані між собою міграцією атомів. Особливості міграції покладені в основу геохімічної класифікації ландшафтів СРСР і складання ландшафтно-геохімічних карт для території СРСР і окремих регіонів.

  Важливим принципом Геохімії ландшафту є історизм. Вивчення геохімічних особливостей ландшафтів минулих геологічних епох становить зміст історичної Геохімії ландшафту. Вона застосовується при пошуках корисних копалин, в охороні здоров'я. 

Дані досліджень геохімії ландшафтів використовують при пошуках корисних копалин, у медичній географії, при розв'язанні питань охорони навколишнього середовища тощо.

До компонентів природних систем можна віднести атоми, іони, елементи.