Гідрогеохімія (геохімія підземних вод): Навчальний посібник, страница 44

Гідрогеохімію цікавлять, головним чином, істинно-розчинний та колоїдний стан речовин підземних вод. Тому суспензії ми детально не розглядаємо.

3.3. Інтенсивність і контрастність міграції. Геохімічні бар’єри

У гідрогеохімічних дослідженнях дуже важливим є питання про інтенсивність міграції хімічних елементів і про кількісні критерії для її визначення.

Відомо, що елементи, які мають високі кларки концентрації та велику міграційну здатність визначають і геохімічну обстановку (рН, Eh середовища, концентрацію розчину і т. ін.). Такі елементи О. Перельманом названі типоморфними. Розсіяні елементи або ті, що характеризуються дуже низькими кларками типоморфними бути не можуть.

Як ми знаємо із загальної геохімії, для характеристики поведінки окремих елементів визначають кларк концентрації, під яким розуміють середню (для певних порід всієї планети) його концентрацію. Якщо на ділянці досліджень концентрація цього елемента є вищою – маємо справу з позитивною аномалією. Окрім планетарних існують також і регіональні кларки (для окремих континентів, геологічних мегаструктур і т. п.). Такі ж самі підрахунки зроблено і для підземних вод, а також для вод Світового Океану.

Концентрації значною мірою визначають вміст і поведінку елементів у природних водах. Чим вони вищі, тим активнішим мігрантом, у більшості випадків, є елемент.

Вперше класифікація хімічних елементів за їхньою міграційною активністю була запропонована ще В. Вернадським. Метод кількісної оцінки інтенсивності водної міграції елементів в зоні гіпергенезу (що приблизно відповідає зоні вільного водообміну) розроблено Б. Полиновим. За його розрахунками найрухливішим елементом зі 100 %-ю міграційною здатністю є  хлор (100). Міграційна здатність сульфат іону 6 % (60); кальцію – 3,0; натрію – 2,5; магнію – 1,3; калію – 1,3; оксиду заліза -0,04, а кварцу – 0,0.

О. Перельман для характеристики міграційної здатності елементів у водних розчинах запропонував користуватися коефіцієнтом водної міграції (Кх). Даний коефіцієнт є співвідношенням вмісту елемента (х) у мінеральному залишку вод до його вмісту у гірських породах, що дренуються цими водами:

а – сума розчинених мінеральних речовин, мг/л;

m_x – вміст даного елементу у воді, мг/л;

n_x – вміст даного елементу у породах, %

Чим вищим є Кх, тим інтенсивнішою є водна міграція елемента у розчині. Оскільки на міграцію елементів окрім внутрішніх факторів великий вплив мають зовнішні фактори, інтенсивність міграції одного й того ж елемента є різною в залежності від умов середовища. У зв’язку з цим було введене поняття контрастності міграції, яка характеризується коефіцієнтом контрастності – співвідношенням коефіцієнтів міграції у різних середовищах. Прикладом елемента з високою контрастністю міграції є цинк. У зоні окислення сульфідних родовищ К_Zn = n, де n – ціле число; в умовах відновлювального середовища, коли з’являється нерозчинний сульфід (ZnS), К_Zn складає 0,0 n. Коефіцієнт контрастності міграції цинку, що дорівнює 0,0n, таким чином, наближається до 100. Прикладом елементів з дуже низькою контрастністю міграції можуть слугувати тантал, платина, цирконій, гафній та ін. І у корі вивітрювання в умовах відновлювального середовища коефіцієнт їхньої водної міграції не перевищує 0,0n, що вказує на наближення коефіцієнта контрастності до одиниці (0,0n/0,0 n ≈ 1).

Необхідно підкреслити, що чим більшою є геохімічна контрастність елемента у різних процесах, тим вірогіднішим буде утворення високих його концентрацій (у тому числі – формування родовищ).

З іншого боку, значення коефіцієнта водної міграції не слід перебільшувати. Певну роль він відіграє лише для тих елементів, поведінка котрих слабко залежить від параметрів водного середовища (рН, Eh). У зв’язку з цим  слід вказати і на інший підхід до інтенсивності водної міграції елементів на основі їхніх хімічних властивостей, наприклад – величини іонного потенціалу (що дорівнює співвідношенню валентності і радіусу іона). Від останнього, як відомо, залежать типи хімічних сполук та інші параметри.