Гідрогеохімія (геохімія підземних вод): Навчальний посібник, страница 45

При вивченні інтенсивності міграції того чи іншого елемента у водному середовищі необхідно враховувати можливість його біологічного поглинання в зоні гіпергенезу. Для цього застосовують коефіцієнт біологічного поглинання (Ах), що дорівнює:

lx – вміст елемента х у золі рослини, %;

nx – вміст елемента в породі, ґрунті або літосфері вцілому, %.

Оскільки поведінка хімічних елементів у підземних водах залежить від двох груп факторів: внутрішніх і зовнішніх, - міграцію кожного компонента можна розглядати з урахуванням дії на нього сукупності параметрів, що характеризують середовище міграції. При цьому вміст компонента у воді виражають у відносних величинах – процентах до суми розчинених у воді речовин (найчастіше у еквівалент–процентах). Параметрами середовища міграції є концентрація, водневий показник, рН, Eh, температура і тиск. Для зони гіпергенезу останні два фактори як правило не враховують, оскільки вони змінюються тут у відносно вузькому інтервалі. Для графічного відображення міграційної здатності хімічних елементів і сполук використовуються міграційні криві. На них вказують як змінюються концентрації елементів у розчині в залежності від зміни умов середовища (рH, Eh, M та ін.).

Рис. 3.1. Міграційна крива цинку (в залежності від рН водного середовища)

Дуже важливим для розуміння процесів міграції хімічних елементів є поняття геохімічний бар’єр – ділянка земної кори, в межах якої на короткій відстані різко змінюються умови міграції, що призводить до концентрації хімічних елементів.

В основу систематики бар’єрів покладено процеси, що призводять до концентрації елементів. Виділяються такі типи і класи бар’єрів:

I. Механічні бар’єри – водні і повітряні. Сутність їх зводиться до зміни енергійної механічної міграції більш спокійним переміщенням внаслідок зменшення швидкості руху води чи повітря. Механічні бар’єри є дуже типовими для седиментогенезу і відіграють важливу роль в міграції сполук самих різних елементів, які присутні у природних водах у вигляді суспензій.

II. Біохімічні бар’єри – визначаються діяльністю живих організмів, багато з яких здатні накопичувати у своєму тілі різні елементи. Такими елементами перш за все є O, C, H, Ca, K, N, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe, Ba, Sr, Mn, B, F, Zn, Rb, Cu, V, Ge, Ni, As, Co, Li, Mo, J, Se, Ra та ін. Прикладом можуть слугувати колонії мікробів, які концентрують сірку – сіркобактерії, залізо – залізобактерії і т. ін.

III. Фізико-хімічні бар’єри –характеризуються різкою зміною фізико-хімічних умов, серед яких:

1) Окислювальний бар’єр – виражається у зміні відновних умов окислювальними. При цьому знижується міграційна активність деяких елементів з перемінною валентністю, причому таких, для яких окислена форма є найбільш інертною (слабко розчинною). До них належать залізо, магній та сірка (остання у вигляді H2S). Наприклад, сірководневі підземні води, піднімаючись до поверхні, окислюються за рахунок кисню повітря (в присутності відповідних мікробів). Йде реакція:

2 H2S + О2 → 2H2О + 2S, в результаті якої сірка випадає у осадок.

2) Відновлювальний бар’єр – виникає зі зміною окислювальних умов відновлювальними. Це звичайно відбувається коли кисневміщуючі води зустрічають на своєму шляху сірководень. Внаслідок цього у осадок випадають слабко розчинні сульфіди металів: Fe, V, Zn, Ni, Co, Cu, Pb, U, As, Cd, Hg, Ag, Se. Такий механізм має велике значення для утворення мідних, уранових, поліметалічних та ін. руд. Ознакою колишньої присутності H2S у водах слугують епігенетичні сульфіди в породах і, в першу чергу, пірит.

3) Сульфатний і карбонатний бар’єри – утворюються в місцях зустрічі сульфатних і карбонатних вод з водами, що вміщують значні кількості Ba, Sr, Ca. При цьому відбуваються обмінні реакції, у ході яких з води висаджуються сульфати (або карбонати) лужноземельних металів  за схемою:

Ca2+                                     CaSО4

Ba2+         +    SО42+     →    BaSО4

Sr2+                                                  SrSО4

Внаслідок цього спостерігаються загіпсованість та кальцитізація порід, формуються епігенетичні барити, целестини, стронціаніти.