Учение о миграции компонентов в подземных водах, страница 5

Комплексные соединения подразделяются на:

- ионные пары – это нейтральные или заряженные бинарные комплексы (CaCO3, NaSO4-);

- смешанные комплексы – в состав которых входят разные лиганды (BeF(OH)2-, Na[Al(OH)4];

- полиядерные комплексы – имеющие несколько центральных ионов металлов, связанных лигандами как мостиками (напр., Be2(OH)2+, Fe2(OH)24+);

- хелаты – сложные комплексы, в которых центральный ион связан с двумя различными лигандами, образуя циклическую структуру. Образуют хелаты поливалентные ионы металлов (Fe, Al, Mn, Cu) с органическими молекулами (органические кислоты гумусового ряда). Способность образовывать хелаты, устойчивые в водной фазе в широком диапазоне pH - Eh обстановок, объясняет миграцию этих металлов в подземных водах.

Комплексные соединения образуются уже в маломинерализованных подземных водах, но особенно важное значение они приобретают по мере роста минерализации этих вод. На устойчивость комплексных соединений оказывает сильное влияние температура воды, меньше – давление. Температурные и барические зависимости констант устойчивости определяются сложными расчетами.

Открытие многообразия форм существования химических элементов в подземных водах (миграционных форм), и, в частности, комплексных соединений – основное достижение геохимии природных вод за последнее время.

4 Геохимические обстановки гидрогеохимической миграции. Геохимические барьеры

Содержание химических элементов в подземных водах определяется их кларками в литосфере и растворимостью сложенных ими минералов. Химические элементы с высокими кларками определяют геохимическую обстановку подземных вод (минерализацию, pH-Eh среды). Такие химические элементы будут накапливаться в подземных водах и хорошо мигрировать в них. Так, подземные воды, залегающие в галитовых толщах эвапоритовых бассейнов (NaCl) будут более минерализованы по сравнению с водами песчаных водно-ледниковых отложений (СаСО3, SiO2). Такие химические элементы И.И. Перельман назвал типоморфными. Элементы рассеянные или с особо низкими кларками типоморфными не бывают.

Количественно миграция компонентов подземных вод оценивается с применением численных показателей. Это коэффициенты водной миграции (по Смиту, Полынову. Перельману). Мы познакомимся с ними на практическом занятии.

Существует довольно четкая корреляция между величинами коэффициентов водной миграции и геохимической классификацией химических элементов В.М. Гольдшмидта ? Мигрирующие в подземных водах химические элементы принадлежат к халькофильным (S, Zn, Cu, As, Cd, Pb, Sn, Sb), слабо мигрирующие – к литофильным (Be, B, Na, Mg, Al, Si) и частично к сидерофильным (Fe, Co, Ni, Ru, Os, Ir, Pt) и весьма слабо мигрирующие – преимущественно литофильные (Ba, Ti, Zr).

При изучении интенсивности миграции того или иного химического элемента в водной среде необходимо еще учитывать возможность биологического поглощения его в зоне гипергенеза. Б.Б. Полынов предложил для этой цели использовать коэффициент биологического поглощения (Ах), равный Ах = lx/nx, где lx – содержание элемента в золе растения, %; nx – содержание элемента в породе или литосфере в целом, %. Он установил средние ряды биологического поглощения: P, S, Cl,  Br, J (Ах>100), Ca, Mg, K, Na, Sr, Zn, B (Ах=1-10), F, Cu, Mn (Ах=0,1-1), Si, Al, Fe, Ti (Ах<0,1).